JP6830256B2 - How to prepare polyrotaxane and polyrotaxane - Google Patents
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Description
発明の分野
本発明は、ポリロタキサンを調製する方法及びこのような方法を使用することによって調製することができるポリロタキサンに関する。さらに、本発明は、架橋されたポリロタキサンを調製する方法及びこのような方法を使用して調製することができる架橋されたポリロタキサンに関する。本発明はまた、ポリロタキサン若しくは架橋されたポリロタキサンを含有する生成物、又はポリロタキサン若しくは架橋されたポリロタキサンから調製することができる生成物に関する。本発明は、さらに、種々の用途におけるポリロタキサン又は架橋されたポリロタキサンの使用に関する。
Field of Invention The present invention relates to a method for preparing a polyrotaxane and a polyrotaxane that can be prepared by using such a method. Furthermore, the present invention relates to a method for preparing a crosslinked polyrotaxane and a crosslinked polyrotaxane that can be prepared using such a method. The present invention also relates to products containing polyrotaxane or crosslinked polyrotaxane, or products that can be prepared from polyrotaxane or crosslinked polyrotaxane. The present invention further relates to the use of polyrotaxane or crosslinked polyrotaxane in a variety of applications.
発明の背景
ポリロタキサンは、例えば、塗料及び接着剤用の材料として、産業用途向けの関心の高い材料となった。
Background of the Invention Polyrotaxane has become a material of great interest for industrial applications, for example, as a material for paints and adhesives.
ポリロタキサンは、環状分子とポリマーとを含む超分子集合体である。ポリロタキサンでは、環状分子は、ポリマーによって貫通されており、ここで、該ポリマーは、環状分子の開口部を突き抜けている。 Polyrotaxane is a supramolecular assembly containing a cyclic molecule and a polymer. In polyrotaxane, the cyclic molecule is penetrated by a polymer, where the polymer penetrates the opening of the cyclic molecule.
ポリロタキサンを得るための公知の合成アプローチは、まず、ポリロタキサンを形成する前に合成しておいたポリマーを提供することを含む。次いで、ポリマーが環状分子と混合され、そして、環状分子がポリマー鎖によって貫通される。貫通された環状分子がポリマー鎖から脱離することを防止するために、環状分子がポリマー鎖から脱離することを、ひいてはポリロタキサンが分解することを防止するブロッキング基が、ポリマー鎖の両端部に置かれる必要がある。 A known synthetic approach for obtaining polyrotaxane involves first providing a polymer that has been synthesized prior to forming polyrotaxane. The polymer is then mixed with the cyclic molecule and the cyclic molecule is penetrated by the polymer chain. In order to prevent the penetrated cyclic molecule from desorbing from the polymer chain, blocking groups that prevent the cyclic molecule from desorbing from the polymer chain and thus the polyrotaxane from decomposing are provided at both ends of the polymer chain. Need to be placed.
米国特許第7 943 718 B2号は、ポリ(エチレングリコール)がシクロデキストリンと混合される、ポリロタキサンを形成する方法を開示している。次いで、シクロデキストリンがポリ(エチレングリコール)鎖によって貫通されて包接錯体を形成し、この錯体が反応混合物から回収される。次の工程では、包接錯体が反応媒体中に分散され、そして、アダマンチル基がポリ(エチレングリコール)鎖の両端部に付着される。アダマンチル基は、立体的に大きな妨害基であるので、これらの基は、シクロデキストリンがポリ(エチレングリコール)鎖から脱離することを防止する。 U.S. Pat. No. 7,943,718 B2 discloses a method of forming polyrotaxane, in which poly (ethylene glycol) is mixed with cyclodextrin. Cyclodextrin is then penetrated by a poly (ethylene glycol) chain to form an inclusion complex, which is recovered from the reaction mixture. In the next step, the inclusion complex is dispersed in the reaction medium and adamantyl groups are attached to both ends of the poly (ethylene glycol) chain. Since the adamantyl groups are sterically large interfering groups, these groups prevent cyclodextrin from desorbing from the poly (ethylene glycol) chain.
ポリ(エチレングリコール)が親水性ポリマーである一方で、例えばポリイソプレン又はポリブタジエンなどの疎水性ポリマー鎖上にシクロデキストリンを通すことは困難なままである。加えて、US 7 943 718 B2に開示されている合成は、環状分子がポリマー鎖から脱離することを防止する立体的な妨害基の付着が、別個の工程で実施されることを必要とする。これは、その合成プロトコルをより複雑にしている。 While poly (ethylene glycol) is a hydrophilic polymer, it remains difficult to pass cyclodextrin over hydrophobic polymer chains such as polyisoprene or polybutadiene. In addition, the synthesis disclosed in US 7 943 718 B2 requires that the attachment of steric interfering groups that prevent cyclic molecules from detaching from the polymer chain is carried out in a separate step. .. This complicates the synthesis protocol.
それ故、容易に実施することができかつ広く適用可能なポリロタキサンを調製するさらなる方法、及び、さらなるポリロタキサンを提供する要求がある。 Therefore, there is a need to provide additional methods for preparing polyrotaxanes that are easily implemented and widely applicable, as well as additional polyrotaxans.
発明の概要
この要求は、特許請求の範囲に定義される通り、本明細書に記載される通り、並びに、実施例及び図面に説明される通り、本発明によって取り組まれる。
Description of the Invention This requirement is addressed by the present invention as defined in the claims, as described herein, and as described in Examples and Drawings.
本発明は、ポリロタキサンを調製する方法であって:
少なくとも(a)1つのストッパー基を有する1つの第一の重合性モノマー、及び、少なくとも(b)1つの第二の重合性モノマーのラジカル共重合を実施する工程であって、前記第二のモノマーが環状分子によって錯体化される、工程を含み;
前記共重合の間、前記環状分子を貫通するコポリマーが形成され、前記共重合の間、ストッパー基を有する前記第一のモノマーが、前記コポリマーの鎖の両端部間に少なくとも部分的に組み込まれ、かつ、前記ストッパー基が、前記環状分子がコポリマーから分解するのを防止し;そして
ストッパー基を有する前記第一のモノマーの量が、重合性モノマーの総量100mol%を基準として0.1mol%〜20mol%の量である、方法に関する。
The present invention is a method of preparing polyrotaxane:
A step of performing radical copolymerization of at least (a) one first polymerizable monomer having one stopper group and at least (b) one second polymerizable monomer, wherein the second monomer is used. Includes steps in which is copolymerized by cyclic molecules;
During the copolymerization, a copolymer penetrating the cyclic molecule is formed, and during the copolymerization, the first monomer having a stopper group is incorporated at least partially between both ends of the chain of the copolymer. Moreover, the stopper group prevents the cyclic molecule from decomposing from the copolymer; and the amount of the first monomer having a stopper group is 0.1 mol% to 20 mol based on 100 mol% of the total amount of the polymerizable monomer. The amount of%, regarding the method.
本発明のポリロタキサンを調製する方法のある実施態様において、該方法は、以下:
(a)環状分子とストッパー基を有する第一の重合性モノマーとを含む組成物を提供する工程;
(b)第二の重合性モノマーを工程(a)の組成物と合わせる工程及び前記環状分子と前記第二のモノマーとの錯体を形成する工程;並びに
(c)工程(b)の組成物に対してラジカル共重合を実施して、ポリロタキサンを形成する工程を含み;
前記共重合の間、前記環状分子を貫通するランダムコポリマーが形成され、前記共重合の間、ストッパー基を有する前記第一のモノマーが、前記コポリマーの鎖に沿ってランダムに組み込まれる。
In certain embodiments of the method of preparing the polyrotaxane of the present invention, the method is described below:
(A) A step of providing a composition containing a cyclic molecule and a first polymerizable monomer having a stopper group;
(B) A step of combining the second polymerizable monomer with the composition of the step (a) and a step of forming a complex of the cyclic molecule and the second monomer; and (c) the composition of the step (b). Including the step of performing radical copolymerization with respect to form a polyrotaxane;
During the copolymerization, a random copolymer penetrating the cyclic molecule is formed, and during the copolymerization, the first monomer having a stopper group is randomly incorporated along the chain of the copolymer.
本発明のポリロタキサンを調製する方法の別の実施態様において、該方法は、以下:
(a)環状分子と第二の重合性モノマーとを含む組成物を提供する工程;
(b)二官能性ラジカル開始剤を使用して工程(a)の組成物に対してラジカル重合を実施して、前記第二のモノマーから誘導される繰り返し単位を含むブロックBを形成する工程であって、前記第二のモノマーが環状分子と錯体化される、工程;
(c)ストッパー基を有する第一の重合性モノマーをブロックBと合わせる工程;並びに
(d)第一の重合性モノマーをブロックBの両端部にラジカル共重合して、前記第一のモノマーから誘導される繰り返し単位を含むブロックBの両端部にブロックAを形成する工程を含み、
前記共重合の間、ABAブロックコポリマーが形成され、前記環状分子がブロックB上に通され、そして、ブロックBが前記両ブロックA間に配置される。
In another embodiment of the method of preparing the polyrotaxane of the present invention, the method is described below:
(A) A step of providing a composition containing a cyclic molecule and a second polymerizable monomer;
(B) In the step of performing radical polymerization on the composition of step (a) using a bifunctional radical initiator to form block B containing a repeating unit derived from the second monomer. A step in which the second monomer is complexed with a cyclic molecule;
(C) A step of combining the first polymerizable monomer having a stopper group with the block B; and (d) radical copolymerizing the first polymerizable monomer on both ends of the block B to derive from the first monomer. The step of forming the block A at both ends of the block B including the repeating unit to be formed is included.
During the copolymerization, an ABA block copolymer is formed, the cyclic molecule is passed over block B, and block B is placed between the two blocks A.
本発明のポリロタキサンを調製する方法の別の実施態様において、該方法は、以下:
(a)ストッパー基を有する第一の重合性モノマーを含む組成物を提供する工程;
(b)二官能性連鎖移動剤の存在下で工程(a)の組成物に対してラジカル重合を実施して、前記第一のモノマーから誘導される繰り返し単位を含むブロックAを形成する工程;
(c)第二の重合性モノマーをブロックAと合わせる工程;並びに
(d)第二の重合性モノマーをブロックAとラジカル共重合して、ブロックAに挿入されかつ前記第二のモノマーから誘導される繰り返し単位を含むブロックBを形成する工程であって、前記第二のモノマーが環状分子によって錯体化される、工程を含み;
前記共重合の間、ABAブロックコポリマーが形成され、前記環状分子がブロックB上に通され、そして、ブロックBが両ブロックA間に配置される。
In another embodiment of the method of preparing the polyrotaxane of the present invention, the method is described below:
(A) A step of providing a composition containing a first polymerizable monomer having a stopper group;
(B) A step of radically polymerizing the composition of step (a) in the presence of a bifunctional chain transfer agent to form block A containing a repeating unit derived from the first monomer;
(C) The step of combining the second polymerizable monomer with the block A; and (d) the second polymerizable monomer is radically copolymerized with the block A and inserted into the block A and derived from the second monomer. A step of forming a block B containing a repeating unit, comprising a step of copolymerizing the second monomer with a cyclic molecule;
During the copolymerization, an ABA block copolymer is formed, the cyclic molecule is passed over block B, and block B is placed between both blocks A.
本発明のポリロタキサンを調製する方法のなお別の実施態様において、該方法は、以下:
(a)ストッパー基を有する第一の重合性モノマーを含む組成物を提供する工程;
(b)工程(a)の組成物に対してラジカル重合を実施して、ストッパー基を有する前記第一のモノマーから誘導される繰り返し単位を含むブロックAを形成する工程;
(c)第二の重合性モノマーを前記ブロックAにラジカル共重合して、前記ブロックAに付着された前記第二の重合性モノマーから誘導される繰り返し単位を含むブロックBを形成する工程であって、前記第二のモノマーが環状分子によって錯体化される、工程;並びに
(d)ストッパー基を有する第三の重合性モノマーを前記ブロックBにラジカル共重合して、ブロックCを形成する工程であって、前記第三のモノマーが前記第一のモノマーと同じ又は異なる、工程を含み;
前記共重合の間、ABCブロックコポリマーが形成され、前記環状分子がブロックB上に通され、そして、ブロックBが前記ブロックAと前記ブロックCとの間に配置され;そして
ストッパー基を有する前記第一のモノマー及び前記第三のモノマーの組み合わせ量が、重合性モノマーの総量100mol%を基準として0.1mol%〜20mol%の量である。
In yet another embodiment of the method of preparing the polyrotaxane of the present invention, the method is described below:
(A) A step of providing a composition containing a first polymerizable monomer having a stopper group;
(B) A step of performing radical polymerization on the composition of step (a) to form a block A containing a repeating unit derived from the first monomer having a stopper group;
(C) A step of radically copolymerizing the second polymerizable monomer with the block A to form a block B containing a repeating unit derived from the second polymerizable monomer attached to the block A. The second monomer is complexed with the cyclic molecule; and (d) the third polymerizable monomer having a stopper group is radically copolymerized with the block B to form the block C. Includes steps in which the third monomer is the same as or different from the first monomer;
During the copolymerization, an ABC block copolymer is formed, the cyclic molecule is passed over block B, and block B is placed between block A and block C; and said first having a stopper group. The amount of the combination of one monomer and the third monomer is 0.1 mol% to 20 mol% based on the total amount of the polymerizable monomer of 100 mol%.
本発明はまた、1つの環状分子と前記環状分子を貫通する1つのコポリマーとを含むポリロタキサンであって、前記コポリマーが、少なくとも(a)1つのストッパー基を有する1つの第一の重合性モノマーから誘導される構造単位と少なくとも(b)1つの第二の重合性モノマーから誘導される構造単位とを含む非イオン性コポリマーであり、ストッパー基を有する第一のモノマーから誘導される前記構造単位が、前記コポリマーの鎖の両端部間に少なくとも部分的に組み込まれ、前記ストッパー基が、環状化合物がコポリマーから分解するのを防止し、そして、ストッパー基を有する第一のモノマーから誘導される前記構造単位の量が、コポリマーの構造単位の総量100mol%を基準として0.1mol%〜20mol%である、ポリロタキサンに関する。 The present invention is also a polyrotaxane comprising one cyclic molecule and one copolymer penetrating the cyclic molecule, wherein the copolymer is from one first polymerizable monomer having at least (a) one stopper group. A nonionic copolymer comprising a derived structural unit and at least (b) a structural unit derived from one second polymerizable monomer, wherein the structural unit derived from the first monomer having a stopper group is The structure, which is at least partially incorporated between both ends of the chain of the copolymer, prevents the cyclic compound from decomposing from the copolymer and is derived from the first monomer having a stopper group. With respect to polyrotaxane, the amount of the unit is 0.1 mol% to 20 mol% with respect to the total amount of structural units of the copolymer of 100 mol%.
本発明のポリロタキサンの1つの実施態様において、ポリロタキサンは、本明細書に記載される本発明の方法のいずれか1つによって得ることが可能であるか又は得られる。 In one embodiment of the polyrotaxane of the invention, the polyrotaxane can or is obtained by any one of the methods of the invention described herein.
本発明のポリロタキサンの1つの実施態様において、前記コポリマーは、ストッパー基を有する前記第一の重合性モノマーから誘導される前記構造単位が前記コポリマーの鎖に沿ってその両端部間に少なくとも部分的にランダムに組み込まれた、ランダムコポリマーである。 In one embodiment of the polyrotaxane of the present invention, the copolymer is such that the structural unit derived from the first polymerizable monomer having a stopper group is at least partially between both ends along the chain of the copolymer. It is a random copolymer incorporated at random.
本発明のポリロタキサンの別の実施態様において、前記コポリマーは、ストッパー基を有する前記第一の重合性モノマーから誘導される繰り返し単位を含むブロックAと、前記第二の重合性モノマーから誘導される繰り返し単位を含むブロックBと、第三の重合性モノマーから誘導される繰り返し単位を含むブロックCとを含む、ブロックコポリマーであって、前記第三のモノマーから誘導される前記繰り返し単位が前記第一のモノマーから誘導される前記繰り返し単位と同じ又は異なり、前記ブロックコポリマーにおいて、前記ブロックBが前記ブロックAと前記ブロックCとの間に配置され、前記環状分子がブロックB上に通され、そして、前記第一のモノマーから誘導される前記構造単位及び前記第三のモノマーから誘導される前記構造単位の組み合わせ量が、コポリマーの構造単位の総量100mol%を基準として0.1mol%〜20mol%の量である、ブロックコポリマーである。 In another embodiment of the polyrotaxane of the present invention, the copolymer comprises a block A comprising a repeating unit derived from the first polymerizable monomer having a stopper group and a repeating derived from the second polymerizable monomer. A block copolymer comprising a block B containing a unit and a block C containing a repeating unit derived from a third polymerizable monomer, wherein the repeating unit derived from the third monomer is the first. Same or different from the repeating unit derived from the monomer, in the block copolymer, the block B is placed between the block A and the block C, the cyclic molecule is passed over the block B, and the The amount of the combination of the structural unit derived from the first monomer and the structural unit derived from the third monomer is 0.1 mol% to 20 mol% based on the total amount of 100 mol% of the structural units of the copolymer. There is a block copolymer.
本発明は、さらに、架橋されたポリロタキサンを調製する方法であって、(a)本明細書に記載される通りのポリロタキサンを提供する工程及び(b)前記ポリロタキサンを化学的又は物理的に架橋する工程を含む方法に関する。 The present invention further comprises a method of preparing a crosslinked polyrotaxane, which is (a) a step of providing the polyrotaxane as described herein and (b) chemically or physically crosslinking the polyrotaxane. It relates to a method including a step.
したがって、本発明はまた、本明細書に記載される任意のポリロタキサンが化学的又は物理的に架橋されている、架橋されたポリロタキサンに関する。 Accordingly, the present invention also relates to a crosslinked polyrotaxane in which any of the polyrotaxans described herein are chemically or physically crosslinked.
本発明はまた、自己修復材料としての、本明細書に記載されるポリロタキサン又は架橋されたポリロタキサンの使用に関する。 The present invention also relates to the use of the polyrotaxanes described herein or the crosslinked polyrotaxans as self-healing materials.
本発明は、さらに、カプセル化、例えば薬学的に活性な薬剤のカプセル化のための、本明細書に記載されるポリロタキサン又は架橋されたポリロタキサンの使用に関する。 The present invention further relates to the use of the polyrotaxanes described herein or crosslinked polyrotaxans for encapsulation, eg, encapsulation of pharmaceutically active agents.
また、本発明は、薬学的に活性な薬剤のための担体としての、本明細書に記載されるポリロタキサン又は架橋されたポリロタキサンの使用に関する。 The present invention also relates to the use of the polyrotaxanes described herein or the crosslinked polyrotaxans as carriers for pharmaceutically active agents.
本発明は、さらに、ポリロタキサンで表面をコーティングする方法であって、本明細書に記載されるポリロタキサンを含有する溶液又は分散液を表面にコーティングすることを含む方法に関する。 The present invention further relates to a method of coating the surface with polyrotaxane, which comprises coating the surface with a solution or dispersion containing the polyrotaxane described herein.
また、本発明は、接着剤としての、本明細書に記載される架橋されたポリロタキサンの使用に関する。 The present invention also relates to the use of the crosslinked polyrotaxane described herein as an adhesive.
本発明は、さらに、金属粒子及び/又は金属酸化物粒子と本明細書に記載されるポリロタキサンから構成される分散液に関する。 The present invention further relates to a dispersion composed of metal particles and / or metal oxide particles and the polyrotaxane described herein.
本発明はまた、金属粒子及び/又は金属酸化物粒子と本明細書に記載されるポリロタキサンから構成される複合体に関する。 The present invention also relates to a complex composed of metal particles and / or metal oxide particles and the polyrotaxane described herein.
発明の詳細な説明
本発明のある目的は、容易に実施することができかつ広く適用可能なポリロタキサンを調製するさらなる方法を提供することであった。
Detailed Description of the Invention An object of the present invention has been to provide an additional method for preparing a polyrotaxane that is easily practiced and widely applicable.
よって、本発明は、ポリロタキサンを調製する方法であって:
少なくとも(a)1つのストッパー基を有する1つの第一の重合性モノマー、及び、少なくとも(b)1つの第二の重合性モノマーのラジカル共重合を実施する工程であって、前記第二のモノマーが環状分子によって錯体化される、工程を含み;
前記共重合の間、前記環状分子を貫通するコポリマーが形成され、前記共重合の間、ストッパー基を有する前記第一のモノマーが、前記コポリマーの鎖の両端部間に少なくとも部分的に組み込まれ、かつ、前記ストッパー基が、前記環状分子がコポリマーから分解するのを防止し;そして
ストッパー基を有する前記第一のモノマーの量が、重合性モノマーの総量100mol%を基準として0.1mol%〜20mol%の量である、方法に関する。
Therefore, the present invention is a method for preparing polyrotaxane:
A step of performing radical copolymerization of at least (a) one first polymerizable monomer having one stopper group and at least (b) one second polymerizable monomer, wherein the second monomer is used. Includes steps in which is copolymerized by cyclic molecules;
During the copolymerization, a copolymer penetrating the cyclic molecule is formed, and during the copolymerization, the first monomer having a stopper group is incorporated at least partially between both ends of the chain of the copolymer. Moreover, the stopper group prevents the cyclic molecule from decomposing from the copolymer; and the amount of the first monomer having a stopper group is 0.1 mol% to 20 mol based on 100 mol% of the total amount of the polymerizable monomer. The amount of%, regarding the method.
本明細書を通して、本明細書において使用される場合、用語「ポリロタキサン」は、環状分子とコポリマーとを含む超分子集合体に関する。図1は、本発明に係るポリロタキサンの図式説明図を描写する。図1に示す通り、環状分子は、コポリマーの鎖によって貫通されている。これに関して、用語「環状分子」は、コポリマーが突き抜けるのに十分に大きい内部開口部(キャビティとしても表される)を有する任意の環式分子を指す。言い換えれば、コポリマーは、その開口部を突き抜けることによって環状分子を貫通する。しかしながら、環状分子が軸を形成するコポリマーの周囲に回転できるように、環状分子はコポリマーに共有結合していない。加えて、ポリロタキサンでは、環状分子は、コポリマーに沿って移動可能である。このような軸に沿った可動性は、実質的に線形な構造を有するコポリマーの区画内で生じ、その区画は、一般に、第二の重合性モノマーから形成される。これに関して、用語「実質的に線形な」は、このような区画が分岐していることを排除しない(環状分子が回転可能でありかつ該区画に沿った可動性を発揮するように、実質的に線形な構造を有する区画が環状分子を貫通できる限りは)。加えて、ストッパー基を有する第一の重合性モノマーがコポリマーに組み込まれる。ストッパー基を有するこの第一のモノマーから誘導されるコポリマーの構造単位は、環状分子がコポリマーから脱離することを防止する。特に、ストッパー基は、コポリマーに沿った環状分子の可動性をブロックし、それによって環状分子がコポリマーから分解するのを防止する。それ故、これらのストッパー基は、ポリロタキサンの超分子構造に対して安定性を提供する。これに関して、用語「ストッパー基」は、本開示において使用される場合、一般に、コポリマーに沿った環状分子の可動性をブロックするのに十分である立体的嵩高さを有する、第一のモノマーの一部を指す。例えば、コポリマーに沿った環状分子の可動性をブロックするために、ストッパー基は、環状分子の開口部の断面より大きい断面を有するものと称することもできる。本明細書に記載されるポリロタキサンを調製する方法及びポリロタキサンにおいて、ストッパー基を有する第一のモノマーは、コポリマーの両端部間に少なくとも部分的に組み込まれる。これは、コポリマー鎖が、鎖の両端部間に位置している鎖の内側にストッパー基を提示することを意味する。本明細書に開示されるポリロタキサンでは、ストッパー基がコポリマーの両端部に位置する必要もない。しかしながら、両端部間のストッパー基に加えて、ストッパー基がコポリマーの1以上の端部に位置することを排除しない。これに関して、用語「コポリマーの端部」又は「その端部」は、コポリマー鎖の末端位置を表す。ストッパー基を有する第一の分子の上限を、重合性モノマーの総量100mol%を基準として20mol%に設定することによって、コポリマーに沿った環状分子の可動性を可能にするのに十分な長さを有する第二のモノマーから誘導される構造単位を含む区画が提供される。 Throughout this specification, as used herein, the term "polyrotaxane" refers to a supramolecular assembly comprising a cyclic molecule and a copolymer. FIG. 1 depicts a schematic explanatory diagram of polyrotaxane according to the present invention. As shown in FIG. 1, the cyclic molecule is penetrated by a chain of copolymer. In this regard, the term "cyclic molecule" refers to any cyclic molecule that has an internal opening (also referred to as a cavity) large enough for the copolymer to penetrate. In other words, the copolymer penetrates the cyclic molecule by penetrating its opening. However, the cyclic molecule is not covalently attached to the copolymer so that it can rotate around the copolymer forming the axis. In addition, in polyrotaxane, the cyclic molecule is mobile along the copolymer. Such axial mobility occurs within the compartments of the copolymer having a substantially linear structure, which compartments are generally formed from a second polymerizable monomer. In this regard, the term "substantially linear" does not preclude the branching of such compartments (substantially such that the cyclic molecule is rotatable and exhibits mobility along the compartment. As long as a compartment with a linear structure can penetrate the cyclic molecule). In addition, a first polymerizable monomer with a stopper group is incorporated into the copolymer. The structural unit of the copolymer derived from this first monomer having a stopper group prevents cyclic molecules from desorbing from the copolymer. In particular, the stopper group blocks the mobility of the cyclic molecule along the copolymer, thereby preventing the cyclic molecule from decomposing from the copolymer. Therefore, these stopper groups provide stability to the supramolecular structure of polyrotaxane. In this regard, the term "stopper group", as used in the present disclosure, is generally one of the first monomers having a steric bulk sufficient to block the mobility of cyclic molecules along the copolymer. Refers to the department. For example, in order to block the mobility of the cyclic molecule along the copolymer, the stopper group can also be referred to as having a cross section larger than the cross section of the opening of the cyclic molecule. In the methods and polyrotaxanes described herein for preparing polyrotaxane, the first monomer having a stopper group is at least partially incorporated between the ends of the copolymer. This means that the copolymer chain presents a stopper group inside the chain located between the ends of the chain. In the polyrotaxane disclosed herein, the stopper groups need not be located at both ends of the copolymer. However, in addition to the stopper groups between the ends, it does not preclude that the stopper groups are located at one or more ends of the copolymer. In this regard, the term "copolymer end" or "end thereof" refers to the terminal position of the copolymer chain. By setting the upper limit of the first molecule having a stopper group to 20 mol% based on the total amount of the polymerizable monomer of 100 mol%, the length is sufficient to allow the mobility of the cyclic molecule along the copolymer. A compartment containing structural units derived from a second monomer having is provided.
用語「少なくとも」は、本明細書に記載されるポリロタキサンを調製する方法及びポリロタキサンに関する第一のモノマー及び第二のモノマーとの関連で使用される場合、ストッパー基を有する2以上の第一のモノマー及び/又は2以上の第二のモノマーを採用することができると理解されるべきである。言い換えれば、ストッパー基を有する1、2、3又はさらに多い異なる第一のモノマーを使用してよい。同様に、1、2、3又はさらに多い異なる第二のモノマーを採用してよい。しかしながら、幾つかの実施態様において、第一のモノマーを1つだけ及び第二のモノマーを1つだけ使用する。2以上の第一のモノマーが使用される場合、重合性モノマーの総量100mol%を基準とした上限20mol%は、第一のモノマーの組み合わせ量を指す。 The term "at least", when used in the context of the methods of preparing polyrotaxane described herein and the first and second monomers for polyrotaxane, is used in the context of two or more first monomers having a stopper group. It should be understood that and / or two or more second monomers can be employed. In other words, one, two, three or even more different first monomers with stopper groups may be used. Similarly, 1, 2, 3 or even more different second monomers may be employed. However, in some embodiments, only one first monomer and one second monomer are used. When two or more first monomers are used, the upper limit of 20 mol% based on the total amount of polymerizable monomers of 100 mol% refers to the combined amount of the first monomers.
用語「モノマー」又は「重合性モノマー」は、本明細書を通して本明細書において使用される場合、一般に、重合を受けることによって、繰り返し単位と表される多くの構成単位をポリマーに供することができる活性分子を表す。したがって、用語「ポリマー」は、本明細書において使用される場合、一般に、1以上のモノマーから誘導される多くの繰り返し小単位を含む高分子を指す。単なる実例として、モノマーは、1つの炭素−炭素二重結合を有する分子であるか、又は1分子当たり少なくとも2つの官能基を有する分子である。特に、モノマーは、低分子量を有する分子であってよい。 The term "monomer" or "polymerizable monomer", as used herein throughout the specification, can provide a polymer with many structural units, generally referred to as repeating units, by undergoing polymerization. Represents an active molecule. Thus, the term "polymer" as used herein generally refers to a polymer containing many repeating small units derived from one or more monomers. As a mere example, a monomer is a molecule having one carbon-carbon double bond or a molecule having at least two functional groups per molecule. In particular, the monomer may be a molecule having a low molecular weight.
本明細書に記載されるポリロタキサンを調製する方法に関して、第二の重合性モノマーが環状分子によって錯体化される。このような錯体化は、典型的には、環状分子の開口部への第二の重合性モノマーの包接によって達成される。次いで、環状分子によって錯体化される第二の重合性モノマーは、第一のモノマーと共重合される。これに関して、ストッパー基を有する第一のモノマーの環状分子による錯体化は、本発明の方法において必ずしも必要ではない。しかしながら、第一のモノマーの錯体化もまた排除されない。本発明の方法によって、環状分子がコポリマーによって貫通されているポリロタキサンが直接形成される。これは、事前に調製されたポリマー鎖上に環状分子が通される先行技術から公知のポリロタキサンを調製する方法とは対照的に、本開示の方法を実施することによって、コポリマー及びポリロタキサンの形成が1工程で行われるので、別個の貫通工程が必要ないことを意味する。 For the method of preparing the polyrotaxane described herein, the second polymerizable monomer is complexed with a cyclic molecule. Such complexation is typically achieved by inclusion of a second polymerizable monomer in the opening of the cyclic molecule. The second polymerizable monomer complexed by the cyclic molecule is then copolymerized with the first monomer. In this regard, complexation of the first monomer with a stopper group with a cyclic molecule is not always necessary in the method of the invention. However, the complexation of the first monomer is also not excluded. By the method of the present invention, polyrotaxane in which cyclic molecules are penetrated by a copolymer is directly formed. This allows the formation of copolymers and polyrotaxans by performing the methods of the present disclosure, as opposed to the methods of preparing known polyrotaxanes from prior art in which cyclic molecules are passed over pre-prepared polymer chains. Since it is performed in one step, it means that a separate penetration step is not required.
さらに、事前に調製されたポリマー鎖上に環状分子が通される、US 7 943 718 B2などの先行技術から公知のポリロタキサンを調製する方法は、環状分子の貫通後に、形成された包接錯体が単離されることと、その後、さらなる工程において、環状分子がポリマー鎖から脱離することを防止する嵩高いブロッキング基でポリマー鎖の両端部がキャップされることを必要とする。その一方で、本明細書に記載されるポリロタキサンを調製する方法を採用することによって、環状分子が分解するのを防止するストッパー基を有する第一のモノマーが、共重合中にコポリマーに組み込まれる。そのため、追加の利点として、本明細書に記載される通りのポリロタキサンを調製する方法を実施する場合には、重合後に環状分子がポリマーから脱離することを防止する基をポリマー鎖に付着させる別個の工程を省いてよい。その結果として、本方法は、追加の工程を節約することができる。 Further, a method for preparing a polyrotaxane known from prior arts such as US 7 943 718 B2, in which a cyclic molecule is passed over a pre-prepared polymer chain, is such that the inclusion complex formed after penetration of the cyclic molecule Isolation and subsequent further steps require that both ends of the polymer chain be capped with bulky blocking groups that prevent cyclic molecules from detaching from the polymer chain. On the other hand, by adopting the method of preparing the polyrotaxane described herein, a first monomer having a stopper group that prevents the cyclic molecule from decomposing is incorporated into the copolymer during the copolymerization. Therefore, as an additional advantage, when carrying out the method of preparing polyrotaxane as described herein, a separate group is attached to the polymer chain to prevent cyclic molecules from desorbing from the polymer after polymerization. You may omit the step of. As a result, the method can save additional steps.
ポリロタキサン構造の存在を証明するための分析法は、当業者に公知である。例えば、可溶性ポリロタキサンの構造を、(a)核オーバーハウザーNMR分光法(NOESY)(例えば、A. Harada, J. Li, M.J. Kamachi, J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 3192-3196 を参照のこと)、(b)拡散秩序化(diffusion ordered)NMR分光法(DOSY)、(例えば、T.J. Zhao, H.W. Beckham, Macromolecules 2003, 36, 9859-9865 を参照のこと)、及び(c)1H NMR分光法(シクロデキストリンなどの環状分子のシグナルの広がりは、貫通された状態を示している)(例えば、C. Teuchert, C. Michel, F. Hausen, D.-Y. Park, H.W. Beckham, G. Wenz, Macromolecules 2013, 46, 2-7、補足情報を参照のこと)を使用して評価することができる。結晶試料から、X線散乱(例えば、A. Harada, J. Li, M. Kamachi, Y. Kitagawa, Y. Katsube, Carbohydr. Res. 1998, 305, 127-129 を参照のこと)を使用してポリロタキサン構造を得ることができる。 Analytical methods for demonstrating the presence of polyrotaxane structures are known to those of skill in the art. For example, the structure of soluble polyrotaxane can be described in (a) Nuclear Overhauser NMR Spectroscopy (NOESY) (eg, A. Harada, J. Li, MJ Kamachi, J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 3192-3196). (See), (b) diffusion ordered NMR spectroscopy (DOSY), (see, eg, TJ Zhao, HW Beckham, Macromolecules 2003, 36, 9859-9865), and (c) 1 1 H NMR spectroscopy (the spread of the signal of a cyclic molecule such as cyclodextrin indicates a penetrated state) (eg, C. Teuchert, C. Michel, F. Hausen, D.-Y. Park, HW Beckham , G. Wenz, Macromolecules 2013, 46, 2-7, see supplementary information). From crystalline samples, using X-ray scattering (see, eg, A. Harada, J. Li, M. Kamachi, Y. Kitagawa, Y. Katsube, Carbohydr. Res. 1998, 305, 127-129). A polyrotaxane structure can be obtained.
シクロデキストリンと錯体化されたモノマーの重合は、先行技術に開示されていることに留意されたい(例えば、WO 01/38408 A2及びWO 97/09354 A1を参照のこと)。しかしながら、これらの文書は、重合後のシクロデキストリンの回収を記載しているが、ポリロタキサンについては全く言及してしていない。 It should be noted that the polymerization of monomers complexed with cyclodextrin is disclosed in the prior art (see, eg, WO 01/38408 A2 and WO 97/09354 A1). However, although these documents describe the recovery of cyclodextrin after polymerization, they make no mention of polyrotaxane.
本明細書に記載されるポリロタキサンを調製する方法の共重合を、ランダム共重合又はブロック共重合として実施することができる。 The copolymerization of the methods for preparing polyrotaxanes described herein can be carried out as random copolymerization or block copolymerization.
したがって、本発明のポリロタキサンを調製する方法の1つの実施態様において、ランダムコポリマーが形成される(例えば、図1aに示される例示的なポリロタキサンを参照のこと)。この方法は、以下:
(a)環状分子とストッパー基を有する第一の重合性モノマーとを含む組成物を提供する工程;
(b)第二の重合性モノマーを工程(a)の組成物と合わせる工程及び前記環状分子と前記第二のモノマーとの錯体を形成する工程;並びに
(c)工程(b)の組成物に対してラジカル共重合を実施して、ポリロタキサンを形成する工程を含み;
前記共重合の間、前記環状分子を貫通するランダムコポリマーが形成され、前記共重合の間、ストッパー基を有する前記第一のモノマーが、前記コポリマーの鎖に沿ってランダムに組み込まれる。
Therefore, in one embodiment of the method of preparing polyrotaxanes of the present invention, random copolymers are formed (see, eg, exemplary polyrotaxanes shown in FIG. 1a). This method is as follows:
(A) A step of providing a composition containing a cyclic molecule and a first polymerizable monomer having a stopper group;
(B) A step of combining the second polymerizable monomer with the composition of the step (a) and a step of forming a complex of the cyclic molecule and the second monomer; and (c) the composition of the step (b). Including the step of performing radical copolymerization with respect to form a polyrotaxane;
During the copolymerization, a random copolymer penetrating the cyclic molecule is formed, and during the copolymerization, the first monomer having a stopper group is randomly incorporated along the chain of the copolymer.
この方法によれば、第一及び第二のモノマーが工程(b)で合わせられる。そのため、第一及び第二のモノマーは、工程(c)の共重合の間、反応混合物中に同時に存在する。結果として、この方法は、鎖の両端部間に位置するコポリマーに沿ってストッパー基がランダムに分布している、ランダムコポリマーの形成をもたらす。この実施態様のランダム共重合を、非限定例として、フリーラジカル重合として、原子移動ラジカル重合(ATRP)として、又は可逆的付加開裂連鎖移動ラジカル重合(RAFT重合)として実施してよい。 According to this method, the first and second monomers are combined in step (b). Therefore, the first and second monomers are present simultaneously in the reaction mixture during the copolymerization of step (c). As a result, this method results in the formation of a random copolymer in which the stopper groups are randomly distributed along the copolymer located between the ends of the chain. The random copolymerization of this embodiment may be carried out, as a non-limiting example, as free radical polymerization, atom transfer radical polymerization (ATRP), or reversible addition cleavage chain transfer radical polymerization (RAFT polymerization).
本発明のポリロタキサンを調製する方法の別の実施態様において、ブロックコポリマーが形成される。例えば、ブロックコポリマーが形成されるポリロタキサンを調製する方法(例えば、図1bに示される例示的なポリロタキサンを参照のこと)は、以下:
(a)環状分子と前記第二の重合性モノマーとを含む組成物を提供する工程;
(b)二官能性ラジカル開始剤を使用して工程(a)の組成物に対してラジカル重合を実施して、前記第二のモノマーから誘導される繰り返し単位を含むブロックBを形成する工程であって、前記第二のモノマーが環状分子と錯体化される、工程;
(c)ストッパー基を有する第一の重合性モノマーをブロックBと合わせる工程;並びに
(d)第一の重合性モノマーをブロックBの両端部にラジカル共重合して、前記第一のモノマーから誘導される繰り返し単位を含むブロックBの両端部にブロックAを形成する工程を含んでよく、
前記共重合の間、ABAブロックコポリマーが形成され、前記環状分子がブロックB上に通され、そして、ブロックBが、前記第一のブロックAと前記ブロックAとの間に配置される。
In another embodiment of the method of preparing the polyrotaxane of the present invention, a block copolymer is formed. For example, a method of preparing a polyrotaxane from which a block copolymer is formed (see, eg, the exemplary polyrotaxane shown in FIG. 1b) is described below:
(A) A step of providing a composition containing a cyclic molecule and the second polymerizable monomer;
(B) In the step of performing radical polymerization on the composition of step (a) using a bifunctional radical initiator to form block B containing a repeating unit derived from the second monomer. A step in which the second monomer is complexed with a cyclic molecule;
(C) A step of combining the first polymerizable monomer having a stopper group with the block B; and (d) radical copolymerizing the first polymerizable monomer on both ends of the block B to derive from the first monomer. The step of forming the block A at both ends of the block B including the repeating unit to be formed may be included.
During the copolymerization, an ABA block copolymer is formed, the cyclic molecule is passed over block B, and block B is placed between the first block A and the block A.
前項に記載される方法の工程(b)において、本開示の目的のためにブロックBと表されるブロックが第二のモノマーから形成される。工程(b)では二官能性ラジカル開始剤が使用されるので、ブロックBは、ポリマー鎖の両端部にラジカル重合性モノマーをさらに付加することができるラジカル部分を提示する。そのため、ストッパー基を有する第一のモノマーがブロックBに付加される場合、工程(d)において、二官能性ラジカル開始剤が使用される場合に第一のモノマーが第二のブロックの両端部に付加される。そのため、第一のポリマーをブロックBの両端部に重合することによって、ブロック配列ABAを有するブロックコポリマーを導く第一のモノマーからブロックAが形成され、ここで、ブロックAは、ストッパー基を有する第一のモノマーから形成され、そして、ブロックBは、第二のモノマーから形成される。第二のモノマーが環状分子によって錯体化されるので、環状分子がブロックB上に通される。ストッパー基を有する第一のモノマーから形成されるブロックAは、環状分子がブロックBから分解するのを防止する。好ましくは、重合工程(b)、(c)及び(d)は、ワンポット手順で実施される。より好ましくは、ブロック共重合全体は、ワンポット手順として実施される。これは、中間生成物が反応混合物から単離されないことを意味する。代替的に、重合工程を逆の順序で実施してよい。この方法において使用される二官能性ラジカル開始剤は、特に限定されない。ラジカル開始可能な2つの部分を有する各開始剤を使用してよい。例えば、2,5−ジメチル−2,5−ビス(ベンゾイルペルオキシ)ヘキサン;2,5−ジメチル−2,5−ビス(2−エチルヘキサノイルペルオキシ)ヘキサン tert−ブチル 7−メチル−7−(tert−ブチルアゾ)ペルオキシオクタノアート、及びジブロモトルエン/CuBr/N,N,N’,N’’,N’’−ペンタメチルジエチレントリアミン(PMDETA)が好適な二官能性ラジカル開始剤である。ブロック共重合用の二官能性ラジカル開始剤を使用した本明細書に開示される方法を、例えば、フリーラジカル重合として実施しても、制御ラジカル重合として実施してもよい。例えば、二官能性ラジカル開始剤が使用される場合、原子移動ラジカル重合(ATRP)又は可逆的付加開裂連鎖移動ラジカル重合(RAFT重合)を、制御ラジカル重合技術として採用してよい。例えば、ATRP又はRAFTなどの制御ラジカル重合を使用することが、ブロックコポリマーの形成に関して特に好ましい。 In step (b) of the method described in the preceding paragraph, a block, represented as block B, is formed from the second monomer for the purposes of the present disclosure. Since a bifunctional radical initiator is used in step (b), block B presents radical moieties to which radically polymerizable monomers can be further added to both ends of the polymer chain. Therefore, when the first monomer having a stopper group is added to the block B, in the step (d), the first monomer is applied to both ends of the second block when the bifunctional radical initiator is used. Be added. Therefore, by polymerizing the first polymer on both ends of the block B, the block A is formed from the first monomer that leads to the block copolymer having the block sequence ABA, where the block A has a stopper group. It is formed from one monomer and block B is formed from a second monomer. Since the second monomer is complexed by the cyclic molecule, the cyclic molecule is passed over block B. Block A, which is formed from the first monomer having a stopper group, prevents cyclic molecules from decomposing from block B. Preferably, the polymerization steps (b), (c) and (d) are carried out in a one-pot procedure. More preferably, the entire block copolymerization is carried out as a one-pot procedure. This means that the intermediate product is not isolated from the reaction mixture. Alternatively, the polymerization steps may be carried out in reverse order. The bifunctional radical initiator used in this method is not particularly limited. Each initiator having two radical-initiable moieties may be used. For example, 2,5-dimethyl-2,5-bis (benzoylperoxy) hexane; 2,5-dimethyl-2,5-bis (2-ethylhexanoylperoxy) hexane tert-butyl 7-methyl-7- (tert) -Butylazo) Peroxyoctanoate and dibromotoluene / CuBr / N, N, N', N'', N''-pentamethyldiethylenetriamine (PMDETA) are suitable bifunctional radical initiators. The method disclosed herein using a bifunctional radical initiator for block copolymerization may be carried out, for example, as free radical polymerization or as controlled radical polymerization. For example, when a bifunctional radical initiator is used, atom transfer radical polymerization (ATRP) or reversible addition cleavage chain transfer radical polymerization (RAFT polymerization) may be adopted as the controlled radical polymerization technique. For example, the use of controlled radical polymerization such as ATRP or RAFT is particularly preferred with respect to the formation of block copolymers.
本発明のポリロタキサンを調製する方法の別の実施態様において(例えば、図1bに示される例示的なポリロタキサンを参照のこと)、該方法は、以下:
(a)ストッパー基を有する第一の重合性モノマーを含む組成物を提供する工程;
(b)二官能性連鎖移動剤の存在下で工程(a)の組成物に対してラジカル重合を実施して、前記第一のモノマーから誘導される繰り返し単位を含むブロックAを形成する工程;
(c)第二の重合性モノマーをブロックAと合わせる工程;並びに
(d)第二の重合性モノマーをブロックAとラジカル共重合して、ブロックAに挿入されかつ前記第二のモノマーから誘導される繰り返し単位を含むブロックBを形成する工程であって、前記第二のモノマーが環状分子によって錯体化される、工程を含み;
前記共重合の間、ABAブロックコポリマーが形成され、前記環状分子がブロックB上に通され、そして、ブロックBが両ブロックA間に配置される。
In another embodiment of the method of preparing the polyrotaxane of the present invention (see, eg, exemplary polyrotaxane shown in FIG. 1b), the method is described below:
(A) A step of providing a composition containing a first polymerizable monomer having a stopper group;
(B) A step of radically polymerizing the composition of step (a) in the presence of a bifunctional chain transfer agent to form block A containing a repeating unit derived from the first monomer;
(C) The step of combining the second polymerizable monomer with the block A; and (d) the second polymerizable monomer is radically copolymerized with the block A and inserted into the block A and derived from the second monomer. A step of forming a block B containing a repeating unit, comprising a step of copolymerizing the second monomer with a cyclic molecule;
During the copolymerization, an ABA block copolymer is formed, the cyclic molecule is passed over block B, and block B is placed between both blocks A.
前項に記載される方法の工程(b)において、本開示の目的のためにブロックAと表されるブロックがストッパー基を有する第一のモノマーから形成される。二官能性連鎖移動剤が使用されるので、工程(d)において、第二のモノマーがブロックAに挿入される。最後に、第二のモノマーの繰り返し挿入によって、ブロックAに挿入されかつ第二の重合性モノマーから誘導される繰り返し単位を含むブロックBが工程(d)中に形成される。そのため、ブロックAがストッパー基を有する第一のモノマーから形成され、そして、ブロックBが第二のモノマーから形成された、ブロック配列ABAを有するブロックコポリマーが得られる。第二のモノマーが環状分子によって錯体化されるので、環状分子がブロックB上に通される。ストッパー基を有する第一のモノマーから形成されるブロックAは、環状分子がブロックBから分解するのを防止する。好ましくは、重合工程(b)、(c)及び(d)は、ワンポット手順で実施される。より好ましくは、ブロック共重合全体は、ワンポット手順として実施される。これは、中間生成物が反応混合物から単離されないことを意味する。代替的に、重合工程を逆の順序で実施してよい。この方法において使用される二官能性連鎖移動剤は、特に限定されない。連鎖移動可能な2つの部分を有する各連鎖移動剤を使用してよい。例えば、ビス(2−プロピオン酸)トリチオカルボナート、S,S’−ビス(2−ヒドロキシルエチル−2’−ブチラート)トリチオカルボナート又はS,S’−ビス(α,α’−ジメチル−α,α’’−酢酸)−トリチオカルボナートが好適な二官能性連鎖移動剤である。ブロック共重合用の二官能性連鎖移動剤を使用した本明細書に開示される方法は、好ましい例として、可逆的付加開裂連鎖移動ラジカル重合(RAFT重合)として実施してよい。 In step (b) of the method described in the preceding paragraph, the block represented by block A for the purposes of the present disclosure is formed from a first monomer having a stopper group. Since a bifunctional chain transfer agent is used, a second monomer is inserted into block A in step (d). Finally, repeated insertion of the second monomer forms block B during step (d) containing repeating units inserted into block A and derived from the second polymerizable monomer. Therefore, a block copolymer having the block sequence ABA is obtained in which the block A is formed from the first monomer having a stopper group and the block B is formed from the second monomer. Since the second monomer is complexed by the cyclic molecule, the cyclic molecule is passed over block B. Block A, which is formed from the first monomer having a stopper group, prevents cyclic molecules from decomposing from block B. Preferably, the polymerization steps (b), (c) and (d) are carried out in a one-pot procedure. More preferably, the entire block copolymerization is carried out as a one-pot procedure. This means that the intermediate product is not isolated from the reaction mixture. Alternatively, the polymerization steps may be carried out in reverse order. The bifunctional chain transfer agent used in this method is not particularly limited. Each chain transfer agent having two chains transferable portions may be used. For example, bis (2-propionic acid) trithiocarbonate, S, S'-bis (2-hydroxylethyl-2'-butyrate) trithiocarbonate or S, S'-bis (α, α'-dimethyl- α, α''-acetic acid) -trithiocarbonate is a suitable bifunctional chain transfer agent. The method disclosed herein using a bifunctional chain transfer agent for block copolymerization may be carried out as a reversible additional cleavage chain transfer radical polymerization (RAFT polymerization) as a preferred example.
本明細書に記載される方法において、一般に、ストッパー基を有する第一のモノマーは、重合性モノマーの総量100mol%を基準として0.1mol%〜20mol%の量で使用される。したがって、環状分子と環状分子を貫通するコポリマーとを含む本明細書に記載されるポリロタキサンにおいて、一般に、ストッパー基を有する第一のモノマーから誘導される構造単位の量は、コポリマーの構造単位の総量100mol%を基準として0.1mol%〜20mol%の量である。環状分子を貫通するコポリマーに組み込まれるストッパー基を有するモノマーの量が、重合性モノマーの総量100mol%を基準として20mol%より多い場合、コポリマーに組み込まれる嵩高いストッパー基の量はさらに増加するが、一方で、コポリマーに組み込まれる第二のモノマーの量は減少する。第二のモノマーは、実質的に線形な構造を有するコポリマーの区画を形成する。環状分子は、これらの実質的に線形な区画上に通される。これらの貫通された環状分子は、回転可能であり、かつ、実質的に線形な構造を有するこのような区画に沿って移動可能である。ストッパー基を有する第一のモノマーの量が重合性モノマーの総量100mol%を基準として20mol%を超える場合、コポリマーに組み込まれる第二のモノマーの量はさらに減少する。したがって、第二のモノマーによって形成される実質的に線形な構造を有するコポリマーの区画の長さは減少する。結果として、環状分子の自由に動く空間は低減される。したがって、コポリマー鎖に沿った環状分子の可動性は制限される。コポリマー鎖に沿った環状分子の可動性のこのような制限は、本明細書に記載される通りの自己修復材料、表面コーティング剤、接着剤及び塗料として有用である可動性ゲル及び環動ゲルを形成するポリロタキサンの能力を低下させる。対照的に、本明細書に記載されるポリロタキサンの重要な用途となる、自己修復材料、表面コーティング剤、接着剤及び塗料として有用なゲル及び環動ゲルを形成することができるポリロタキサンは、本明細書に開示される方法においてストッパー基を有する第一のモノマーの量が重合性モノマーの総量100mol%を基準として20mol%を超えない場合に得られる。したがって、本明細書に記載されるポリロタキサンにおいて、ストッパー基を有する第一のモノマーから誘導される構造単位の量がコポリマーの構造単位の総量100mol%を基準として20mol%を超えないことが好ましい。その一方で、環状化合物がコポリマーから分解するのを防止するために、コポリマー中のストッパー基の量は最少でよいことが容易に理解される。したがって、本明細書に記載される方法において、ストッパー基を有するモノマーの量は、一般に、重合性モノマーの総量100mol%を基準として少なくとも0.1mol%である。同様に、本明細書に記載されるポリロタキサンにおいて、ストッパー基を有するモノマーから誘導される構造単位の量は、一般に、コポリマーの構造単位の総量100mol%を基準として少なくとも0.1mol%である。 In the methods described herein, the first monomer having a stopper group is generally used in an amount of 0.1 mol% to 20 mol% based on a total amount of 100 mol% of the polymerizable monomers. Thus, in the polyrotaxans described herein, including cyclic molecules and copolymers that penetrate cyclic molecules, the amount of structural units derived from the first monomer having a stopper group is generally the total amount of structural units of the copolymer. The amount is 0.1 mol% to 20 mol% based on 100 mol%. If the amount of monomers having stopper groups incorporated into the copolymer penetrating the cyclic molecule is greater than 20 mol% based on the total amount of polymerizable monomers of 100 mol%, the amount of bulky stopper groups incorporated into the copolymer will further increase, but On the other hand, the amount of second monomer incorporated into the copolymer is reduced. The second monomer forms a compartment of the copolymer with a substantially linear structure. Cyclic molecules are passed over these substantially linear compartments. These penetrating cyclic molecules are rotatable and mobile along such compartments with a substantially linear structure. When the amount of the first monomer having a stopper group exceeds 20 mol% based on the total amount of the polymerizable monomer of 100 mol%, the amount of the second monomer incorporated into the copolymer is further reduced. Therefore, the length of the compartments of the copolymer having a substantially linear structure formed by the second monomer is reduced. As a result, the free-moving space of the cyclic molecule is reduced. Therefore, the mobility of cyclic molecules along the copolymer chain is limited. Such restrictions on the mobility of cyclic molecules along the copolymer chains make mobile and ring gels useful as self-healing materials, surface coatings, adhesives and paints as described herein. Decreases the ability of the polyrotaxane to form. In contrast, polyrotaxans that are important uses of the polyrotaxans described herein and are capable of forming gels and ring gels useful as self-healing materials, surface coatings, adhesives and paints are described herein. It is obtained when the amount of the first monomer having a stopper group does not exceed 20 mol% based on the total amount of the polymerizable monomer of 100 mol% in the method disclosed in the document. Therefore, in the polyrotaxane described herein, it is preferable that the amount of structural units derived from the first monomer having a stopper group does not exceed 20 mol% based on the total amount of 100 mol% of the structural units of the copolymer. On the other hand, it is easily understood that the amount of stopper groups in the copolymer may be minimal in order to prevent the cyclic compound from decomposing from the copolymer. Therefore, in the method described herein, the amount of monomer having a stopper group is generally at least 0.1 mol% based on 100 mol% of the total amount of polymerizable monomers. Similarly, in the polyrotaxans described herein, the amount of structural units derived from a monomer having a stopper group is generally at least 0.1 mol% relative to a total of 100 mol% of the total structural units of the copolymer.
本発明のポリロタキサンを調製する方法の幾つかの実施態様において、特に、ランダムコポリマー又はブロックコポリマーが形成される方法との関連において、ストッパー基を有する前記第一のモノマーの量は、重合性モノマーの総量100mol%を基準として0.5mol%〜18mol%の量である。好ましくは、ストッパー基を有する前記第一のモノマーの量は、重合性モノマーの総量100mol%を基準として1mol%〜16mol%の量である。より好ましくは、ストッパー基を有する前記第一のモノマーの量は、重合性モノマーの総量100mol%を基準として2mol%〜15mol%の量である。さらにより好ましくは、ストッパー基を有する前記第一のモノマーの量は、重合性モノマーの総量100mol%を基準として3mol%〜12mol%の量である。最も好ましくは、前記第一のモノマーの量は、重合性モノマーの総量100mol%を基準として5mol%〜11mol%の量である。 In some embodiments of the method of preparing the polyrotaxane of the present invention, the amount of the first monomer having a stopper group, particularly in relation to the method of forming a random copolymer or block copolymer, is the amount of the polymerizable monomer. The amount is 0.5 mol% to 18 mol% based on the total amount of 100 mol%. Preferably, the amount of the first monomer having a stopper group is 1 mol% to 16 mol% based on 100 mol% of the total amount of the polymerizable monomers. More preferably, the amount of the first monomer having a stopper group is 2 mol% to 15 mol% based on 100 mol% of the total amount of the polymerizable monomers. Even more preferably, the amount of the first monomer having a stopper group is 3 mol% to 12 mol% based on 100 mol% of the total amount of the polymerizable monomers. Most preferably, the amount of the first monomer is 5 mol% to 11 mol% based on 100 mol% of the total amount of the polymerizable monomer.
また、本明細書に記載されるのは、ブロックコポリマーが形成される、ポリロタキサンを調製する方法の別の実施態様である。この方法は、以下:
(a)ストッパー基を有する第一の重合性モノマーを含む組成物を提供する工程;
(b)工程(a)の組成物に対してラジカル重合を実施して、ストッパー基を有する前記第一のモノマーから誘導される繰り返し単位を含むブロックAを形成する工程;
(c)第二の重合性モノマーを前記ブロックAにラジカル共重合して、前記ブロックAに付着された前記第二の重合性モノマーから誘導される繰り返し単位を含むブロックBを形成する工程であって、前記第二のモノマーが環状分子によって錯体化される、工程;並びに
(d)ストッパー基を有する第三の重合性モノマーを前記ブロックBにラジカル共重合して、ブロックCを形成する工程であって、前記第三のモノマーが前記第一のモノマーと同じ又は異なる、工程を含み;
前記共重合の間、ABCブロックコポリマーが形成され、前記環状分子がブロックB上に通され、そして、ブロックBが前記ブロックAと前記ブロックCとの間に配置され;そして
ストッパー基を有する前記第一のモノマー及び前記第三のモノマーの組み合わせ量が、重合性モノマーの総量100mol%を基準として0.1mol%〜20mol%の量である。
Also described herein is another embodiment of the method of preparing a polyrotaxane in which a block copolymer is formed. This method is as follows:
(A) A step of providing a composition containing a first polymerizable monomer having a stopper group;
(B) A step of performing radical polymerization on the composition of step (a) to form a block A containing a repeating unit derived from the first monomer having a stopper group;
(C) A step of radically copolymerizing the second polymerizable monomer with the block A to form a block B containing a repeating unit derived from the second polymerizable monomer attached to the block A. The second monomer is complexed with the cyclic molecule; and (d) the third polymerizable monomer having a stopper group is radically copolymerized with the block B to form the block C. Includes steps in which the third monomer is the same as or different from the first monomer;
During the copolymerization, an ABC block copolymer is formed, the cyclic molecule is passed over block B, and block B is placed between block A and block C; and said first having a stopper group. The amount of the combination of one monomer and the third monomer is 0.1 mol% to 20 mol% based on the total amount of the polymerizable monomer of 100 mol%.
前項に記載される方法の工程(b)によれば、ストッパー基を有する第一のモノマーが重合されて、ブロックAを形成する。次いで、工程(c)において、第二のモノマーがブロックAの端部に重合されて、ブロックBを形成する。最後に、工程(d)において、ストッパー基を有する第三のモノマーがブロックBの端部に重合される。そのため、第二のポリマーをブロックAの端部に重合し、次いで、第三のポリマーをブロックBの端部に重合することによって、ブロックA及びブロックCがストッパー基を有するモノマーから形成され、そして、ブロックBが第二のモノマーから形成された、ブロック配列ABCを有するブロックコポリマーが形成される。第二のモノマーが環状分子によって錯体化されるので、環状分子がブロックB上に通される。ストッパー基を有する第一のモノマー及びストッパー基を有する第二のモノマーに関して、第一のモノマー及び第二のモノマーは、同じであっても異なっていてもよい。第一のモノマー及び第三のモノマーが同じである場合、ブロックCはまたブロックAと表してもよい。好ましくは、重合工程(b)、(c)及び(d)は、ワンポット手順で実施される。より好ましくは、ブロック共重合全体は、ワンポット手順として実施される。これは、中間生成物が反応混合物から単離されないことを意味する。この実施態様のブロック共重合は、非限定例として、フリーラジカル重合として、原子移動ラジカル重合(ATRP)として、又は可逆的付加開裂連鎖移動ラジカル重合(RAFT重合)として実施してよい。 According to the step (b) of the method described in the previous section, the first monomer having a stopper group is polymerized to form a block A. Then, in step (c), the second monomer is polymerized on the end of block A to form block B. Finally, in step (d), a third monomer having a stopper group is polymerized on the end of block B. Therefore, by polymerizing the second polymer on the ends of block A and then the third polymer on the ends of block B, blocks A and C are formed from monomers having stopper groups, and , A block copolymer having the block sequence ABC, in which the block B is formed from the second monomer, is formed. Since the second monomer is complexed by the cyclic molecule, the cyclic molecule is passed over block B. With respect to the first monomer having a stopper group and the second monomer having a stopper group, the first monomer and the second monomer may be the same or different. If the first monomer and the third monomer are the same, block C may also be represented as block A. Preferably, the polymerization steps (b), (c) and (d) are carried out in a one-pot procedure. More preferably, the entire block copolymerization is carried out as a one-pot procedure. This means that the intermediate product is not isolated from the reaction mixture. The block copolymerization of this embodiment may be carried out as, as a non-limiting example, as free radical polymerization, atom transfer radical polymerization (ATRP), or reversible addition cleavage chain transfer radical polymerization (RAFT polymerization).
また、ABCブロックコポリマーが形成される場合、ストッパー基を有する第一のモノマー及び第三のモノマーの組み合わせ量は、一般に、本明細書上に示された理由により、重合性モノマーの総量100mol%を基準として0.1mol%〜20mol%の範囲である。特に、ストッパー基を有する第一のモノマー及び第三のモノマーの組み合わせ量は、本明細書に記載及び説明される通りの自己修復材料、表面コーティング剤、接着剤及び塗料として有用な可動性ゲル及び環動ゲルを形成することができるポリロタキサンを提供するために、一般に、重合性モノマーの総量100mol%を基準として20mol%を超えない。 Further, when the ABC block copolymer is formed, the combination amount of the first monomer and the third monomer having a stopper group is generally 100 mol% of the total amount of the polymerizable monomer for the reason shown in the present specification. The standard is in the range of 0.1 mol% to 20 mol%. In particular, the amount of combination of the first monomer and the third monomer having a stopper group is a mobile gel useful as a self-healing material, a surface coating agent, an adhesive and a paint as described and described herein. In order to provide a polyrotaxane capable of forming a ring gel, it generally does not exceed 20 mol% based on a total amount of 100 mol% of polymerizable monomers.
前記ブロックA、前記ブロックB及び前記ブロックCを有するコポリマーを含むポリロタキサンが形成される方法、並びに、前記ブロックCが、第二のモノマーをブロックAに重合し、第三のモノマーをブロックBに重合することによって形成される方法のある実施態様において、ストッパー基を有する前記第一のモノマー及び前記第三のモノマーの組み合わせ量は、重合性モノマーの総量100mol%を基準として0.5mol%〜18mol%の量である。好ましくは、ストッパー基を有する前記第一のモノマー及び前記第三のモノマーの組み合わせ量は、重合性モノマーの総量100mol%を基準として1mol%〜16mol%の量である。より好ましくは、ストッパー基を有する前記第一のモノマー及び前記第三のモノマーの組み合わせ量は、重合性モノマーの総量100mol%を基準として2mol%〜15mol%の量である。さらにより好ましくは、ストッパー基を有する前記第一のモノマー及び前記第三のモノマーの組み合わせ量は、重合性モノマーの総量100mol%を基準として3mol%〜12mol%の量である。最も好ましくは、ストッパー基を有する前記第一のモノマー及び前記第三のモノマーの組み合わせ量は、重合性モノマーの総量100mol%を基準として5mol%〜11mol%の量である。また、これらの実施態様において、ストッパー基を有する第一のモノマー及びストッパー基を有する第三のモノマーは、同じであっても異なっていてもよい。 The method by which the polyrotaxane containing the block A, the block B and the copolymer having the block C is formed, and the block C polymerizes the second monomer into the block A and the third monomer into the block B. In certain embodiments of the method formed by the above, the combined amount of the first monomer having a stopper group and the third monomer is 0.5 mol% to 18 mol% based on 100 mol% of the total amount of the polymerizable monomer. Is the amount of. Preferably, the amount of the combination of the first monomer and the third monomer having a stopper group is 1 mol% to 16 mol% based on 100 mol% of the total amount of the polymerizable monomers. More preferably, the amount of the combination of the first monomer and the third monomer having a stopper group is 2 mol% to 15 mol% based on 100 mol% of the total amount of the polymerizable monomers. Even more preferably, the amount of the combination of the first monomer and the third monomer having a stopper group is 3 mol% to 12 mol% based on the total amount of the polymerizable monomer of 100 mol%. Most preferably, the amount of the combination of the first monomer and the third monomer having a stopper group is 5 mol% to 11 mol% based on 100 mol% of the total amount of the polymerizable monomers. Further, in these embodiments, the first monomer having a stopper group and the third monomer having a stopper group may be the same or different.
好ましくは、本明細書に記載されるポリロタキサンを調製する方法のいずれか1つの幾つかの実施態様において、環状分子がコポリマーの主鎖上に通される。これは、該方法の好ましい実施態様において主鎖ポリロタキサンが形成されることを意味する。 Preferably, in some embodiment of any one of the methods of preparing polyrotaxanes described herein, cyclic molecules are passed over the backbone of the copolymer. This means that the main chain polyrotaxane is formed in a preferred embodiment of the method.
好ましくは、本明細書に記載されるポリロタキサンを調製する方法の実施態様において、ラジカル開始剤を使用してラジカル重合又は共重合が実施される。幾つかの実施態様において、ラジカル開始剤は、工程(a)で提供される組成物中に含まれる。特に、用語「開始剤」又は「ラジカル開始剤」は、本明細書において使用される場合、重合を開始可能な活性分子を表す。一般に、重合において、モノマー(複数)の量と比べて少量で開始剤を使用してよい。開始剤は、ポリマーに構成単位を供し得る。 Preferably, in embodiments of the methods of preparing polyrotaxanes described herein, radical polymerization or copolymerization is carried out using radical initiators. In some embodiments, the radical initiator is included in the composition provided in step (a). In particular, the term "initiator" or "radical initiator", as used herein, refers to an active molecule capable of initiating polymerization. In general, in polymerization, the initiator may be used in a small amount compared to the amount of the monomer (s). The initiator may provide a building block for the polymer.
本明細書に記載される方法の幾つかの実施態様において、工程(a)で提供される組成物は、重合に供される前に脱酸素化される。脱酸素化によって、酸素が該組成物から少なくとも部分的に、好ましくは実質的に完全に除去される。なぜなら、そうしなければ、酸素は、共重合中にラジカル種の酸化を促進し、そのため阻害剤として作用し得るからである。 In some embodiments of the methods described herein, the composition provided in step (a) is deoxidized before being subjected to polymerization. Oxygen scavenging removes oxygen from the composition at least partially, preferably substantially completely. This is because otherwise oxygen can promote the oxidation of radical species during the copolymerization and thus act as an inhibitor.
ポリロタキサンを調製する方法の幾つかの実施態様において、重合は、特にラジカル開始剤を使用してラジカル重合が実施される場合、熱的にかつ/又は光化学的に開始される。1つの実施態様において、重合は、熱的に開始される。別の実施態様において、重合は、光化学的に開始される。なお別の実施態様において、重合は、熱的にかつ光化学的に開始される。これに関して、熱的及び/又は光化学的な開始に使用されるラジカル開始剤は特に限定されず、そして、当業者は、熱的開始に好適な任意のラジカル開始剤及び/又は熱的開始に好適な任意のラジカル開始剤を適切に選択及び使用してよい。好適なラジカル開始剤は、例えば、過硫酸塩、過酸化水素、有機過酸化物、アゾ開始剤、及びそれらの任意の組み合わせからなる群より選択される。 In some embodiments of the method of preparing polyrotaxane, the polymerization is initiated thermally and / or photochemically, especially when radical polymerization is carried out using a radical initiator. In one embodiment, the polymerization is thermally initiated. In another embodiment, the polymerization is photochemically initiated. In yet another embodiment, the polymerization is initiated thermally and photochemically. In this regard, the radical initiators used for thermal and / or photochemical initiation are not particularly limited, and those skilled in the art are suitable for any radical initiator and / or thermal initiation suitable for thermal initiation. Any radical initiator may be appropriately selected and used. Suitable radical initiators are selected from, for example, the group consisting of persulfates, hydrogen peroxide, organic peroxides, azo initiators, and any combination thereof.
幾つかの実施態様において、重合は、ラジカル開始用の促進剤を加えることによって加速される。本発明の文脈において好適に使用することができるラジカル開始用の促進剤は、例えば、チオ硫酸塩、メタ重亜硫酸塩、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン又はその塩、エチレンジアミンテトラ酢酸又はその塩、ペルオキシダーゼ酵素、及びそれらの任意の組み合わせからなる群より選択される。 In some embodiments, the polymerization is accelerated by adding an initiator for radical initiation. Accelerators for radical initiation that can be suitably used in the context of the present invention include, for example, thiosulfate, metasulfite, N, N, N', N'-tetramethylethylenediamine or a salt thereof, ethylenediaminetetra. It is selected from the group consisting of acetic acid or a salt thereof, a peroxidase enzyme, and any combination thereof.
ポリロタキサン中に使用される様々な環状分子を、本明細書に開示されるポリロタキサンを調製する方法において採用してよい。例えば、環状分子は、クラウンエーテル、ククルビット[n]ウリル、カリックスアレーン、環式アミド及び/又は遷移金属錯体であってよい。しかしながら、本発明の方法の幾つかの特に好ましい実施態様において、環状分子は、シクロデキストリン、シクロデキストリン誘導体及びそれらの任意の組み合わせからなる群より選択される。1つの実施態様において、環状分子は、シクロデキストリンである。別の実施態様において、環状分子は、シクロデキストリン誘導体である。該方法の幾つかの実施態様において、シクロデキストリン及びシクロデキストリン誘導体は、組み合わせて使用される。当業者に公知である通り、用語「シクロデキストリン」は、環式オリゴ糖化合物を表す。非限定例として、このような環式オリゴ糖化合物は、6つの糖単位(α−シクロデキストリン)、7つの糖単位(β−シクロデキストリン)、又は8つの糖単位(γ−シクロデキストリン)を含んでよい。 The various cyclic molecules used in the polyrotaxane may be employed in the methods of preparing the polyrotaxanes disclosed herein. For example, the cyclic molecule may be a crown ether, cucurbituril [n] uryl, calixarene, cyclic amide and / or transition metal complex. However, in some particularly preferred embodiments of the methods of the invention, the cyclic molecule is selected from the group consisting of cyclodextrins, cyclodextrin derivatives and any combination thereof. In one embodiment, the cyclic molecule is cyclodextrin. In another embodiment, the cyclic molecule is a cyclodextrin derivative. In some embodiments of the method, cyclodextrin and cyclodextrin derivatives are used in combination. As is known to those skilled in the art, the term "cyclodextrin" refers to a cyclic oligosaccharide compound. As a non-limiting example, such cyclic oligosaccharide compounds include 6 sugar units (α-cyclodextrin), 7 sugar units (β-cyclodextrin), or 8 sugar units (γ-cyclodextrin). It's fine.
幾つかの実施態様において、シクロデキストリン又はシクロデキストリン誘導体は、天然のシクロデキストリン、メチル化シクロデキストリン、アセチル化シクロデキストリン、ヒドロキシエチル化シクロデキストリン、ヒドロキシプロピル化シクロデキストリン、陽イオン性シクロデキストリン誘導体、陰イオン性シクロデキストリン誘導体、グルコシル化シクロデキストリン、化学的に反応性のシクロデキストリン誘導体、及びそれらの任意の組み合わせからなる群より選択される。幾つかの実施態様において、シクロデキストリン又はシクロデキストリン誘導体は、α−シクロデキストリン、ランダムにメチル化されたα−シクロデキストリン、β−シクロデキストリン、ランダムにメチル化されたβ−シクロデキストリン(RAMEB)、ヒドロキシプロピルβ−シクロデキストリン、アセチルβ−シクロデキストリン、ヘプタキス(2,6−ジ−O−メチル)−β−シクロデキストリン、カルボキシメチル−β−シクロデキストリン、スクシニル−β−シクロデキストリン、(2−カルボキシエチル)−β−シクロデキストリン、β−シクロデキストリン、スルホブチル化β−シクロデキストリン、β−シクロデキストリンスルファート、6−モノデオキシ−6モノアミノ−β−シクロデキストリン塩酸塩、ヘプタキス−6−デオキシ−6−アミノ)−β−シクロデキストリン、(2−ヒドロキシ−3−N,N,N−トリメチルアミノ)プロピル−β−シクロデキストリン、ヘプタキス(2,6−トリ−O−メチル)−β−シクロデキストリン、モノ−アミノ−β−シクロデキストリン、スルホブチル−β−シクロデキストリン、γ−シクロデキストリン、ランダムにメチル化されたγ−シクロデキストリン、2−ヒドロキシ−3−N,N,N−トリメチルアミノプロピル−β−シクロデキストリンハロゲン化物、及びそれらの塩、及びそれらの任意の組み合わせからなる群より選択される。幾つかの実施態様において、前記シクロデキストリン又はシクロデキストリン誘導体は、カルボキシメチル−α−シクロデキストリンナトリウム塩、カルボキシメチル−β−シクロデキストリンナトリウム塩、スクシニル−α−シクロデキストリン、スクシニル−β−シクロデキストリン、スクシニル−γ−シクロデキストリン、(2−カルボキシエチル)−α−シクロデキストリン、(2−カルボキシエチル)−β−シクロデキストリン、α−シクロデキストリンリン酸ナトリウム塩、β−シクロデキストリンリン酸ナトリウム塩、γ−シクロデキストリンリン酸ナトリウム塩、スルホブチル化β−シクロデキストリンナトリウム塩、スルホブチル化β−シクロデキストリンナトリウム塩、スルホブチル化β−シクロデキストリンナトリウム塩、α−シクロデキストリン硫酸ナトリウム塩、β−シクロデキストリン硫酸ナトリウム塩、γ−シクロデキストリン硫酸ナトリウム塩、6−モノデオキシ−6−モノアミノ−β−シクロデキストリン塩酸塩、ヘプタキス(6−デオキシ−6−アミノ)−β−シクロデキストリン七塩酸塩、オクタキス(6−デオキシ−6−アミノ)−γ−シクロデキストリン八塩酸塩、(2−ヒドロキシ−3−N,N,N−トリメチルアミノ)プロピル−β−シクロデキストリンクロリド、及びそれらの任意の組み合わせからなる群より選択されるイオン性シクロデキストリン又はイオン性シクロデキストリン誘導体である。 In some embodiments, the cyclodextrin or cyclodextrin derivative is a natural cyclodextrin, methylated cyclodextrin, acetylated cyclodextrin, hydroxyethylated cyclodextrin, hydroxypropylated cyclodextrin, cationic cyclodextrin derivative, yin. It is selected from the group consisting of ionic cyclodextrin derivatives, glucosylated cyclodextrins, chemically reactive cyclodextrin derivatives, and any combination thereof. In some embodiments, the cyclodextrin or cyclodextrin derivative is α-cyclodextrin, randomly methylated α-cyclodextrin, β-cyclodextrin, randomly methylated β-cyclodextrin (RAMEB), Hydroxypropyl β-cyclodextrin, acetyl β-cyclodextrin, heptaxis (2,6-di-O-methyl) -β-cyclodextrin, carboxymethyl-β-cyclodextrin, succinyl-β-cyclodextrin, (2-carboxy) Ethyl) -β-cyclodextrin, β-cyclodextrin, sulfobutylated β-cyclodextrin, β-cyclodextrin sulfate, 6-monodeoxy-6 monoamino-β-cyclodextrin hydrochloride, heptaxis-6-deoxy-6- Amino) -β-cyclodextrin, (2-hydroxy-3-N, N, N-trimethylamino) propyl-β-cyclodextrin, heptaxis (2,6-tri-O-methyl) -β-cyclodextrin, mono -Amino-β-cyclodextrin, sulfobutyl-β-cyclodextrin, γ-cyclodextrin, randomly methylated γ-cyclodextrin, 2-hydroxy-3-N, N, N-trimethylaminopropyl-β-cyclo It is selected from the group consisting of dextrin halides, salts thereof, and any combination thereof. In some embodiments, the cyclodextrin or cyclodextrin derivative is a sodium carboxymethyl-α-cyclodextrin salt, a sodium carboxymethyl-β-cyclodextrin salt, succinyl-α-cyclodextrin, succinyl-β-cyclodextrin, Succinyl-γ-cyclodextrin, (2-carboxyethyl) -α-cyclodextrin, (2-carboxyethyl) -β-cyclodextrin, α-cyclodextrin sodium salt, β-cyclodextrin sodium salt, γ -Sodium cyclodextrin phosphate, sulfobutylated β-cyclodextrin sodium salt, sulfobutylated β-cyclodextrin sodium salt, sulfobutylated β-cyclodextrin sodium salt, α-cyclodextrin sodium sulfate salt, β-cyclodextrin sodium sulfate salt , Γ-Cyclodextrin sodium sulfate, 6-monodeoxy-6-monoamino-β-cyclodextrin hydrochloride, heptaxi (6-deoxy-6-amino) -β-cyclodextrin heptahydrochloride, octakis (6-deoxy-) Selected from the group consisting of 6-amino) -γ-cyclodextrin octahydrochloride, (2-hydroxy-3-N, N, N-trimethylamino) propyl-β-cyclodextrin chloride, and any combination thereof. It is an ionic cyclodextrin or an ionic cyclodextrin derivative.
ある好ましい実施態様において、シクロデキストリン誘導体は、ランダムにメチル化されたβ−シクロデキストリン(RAMEB)である。メチル−β−シクロデキストリン(CAS Number 128446-36-6)とも呼ばれるRAMEBは、β−シクロデキストリンから工業スケールで生産される。そのメチル置換基は、無水グルコース単位の各々の2、3及び6位のヒドロキシル基間にランダムに分布している。無水グルコース1単位当たりの平均置換度(DS)は、生産者に依存し、かつ、1.3〜2.3の間、好ましくは1.6〜2.0の間の範囲である。1つの利点として、水中のRAMEB及びその包接化合物の溶解度は、天然のβ−シクロデキストリンの溶解度を上回る。全てのヒドロキシル基が置換されていないβ−シクロデキストリンはまた、「天然のβ−シクロデキストリン」と表してもよい。 In certain preferred embodiments, the cyclodextrin derivative is a randomly methylated β-cyclodextrin (RAMEB). RAMEB, also known as methyl-β-cyclodextrin (CAS Number 128446-36-6), is produced from β-cyclodextrin on an industrial scale. The methyl substituents are randomly distributed between the hydroxyl groups at the 2, 3 and 6 positions of each of the anhydrous glucose units. The average degree of substitution (DS) per unit of anhydrous glucose is producer-dependent and ranges from 1.3 to 2.3, preferably between 1.6 and 2.0. As one advantage, the solubility of RAMEB and its clathrate compounds in water exceeds that of natural β-cyclodextrin. Β-Cyclodextrin in which all hydroxyl groups are not substituted may also be referred to as “natural β-cyclodextrin”.
第一のモノマーが、コポリマーに沿った環状分子の可動性をブロックするためにかつ環状分子がコポリマー鎖から分解するのを防止するために十分な立体的嵩高さを有する、ストッパー基を有する限りは、第一のモノマーは特に限定されない。好ましくは、ストッパー基を有する第一のモノマーは、ビニルモノマーである。用語「ビニルモノマー」は、本明細書全体を通して使用される場合、一般に、ビニル基を有するモノマーを表す。これに関して、用語「ビニル基」は、基−CH=CH2のことを指す。場合により、ビニル基は、水素原子のいずれか1つの代わりに1以上の置換基を保有することができる(例えば、ポリ(エチレングリコール)メタクリラート中のメチル基など)。好ましくは、第一のモノマーは、70g/mol以上の分子量を有する。したがって、ポリロタキサンを調製する方法の幾つかの実施態様において、ストッパー基を有する第一のモノマーは、70g/mol〜1000g/mol、好ましくは100g/mol〜500g/molの分子量を有してよい。 As long as the first monomer has a stopper group that is sterically bulky enough to block the mobility of the cyclic molecule along the copolymer and to prevent the cyclic molecule from decomposing from the copolymer chain. , The first monomer is not particularly limited. Preferably, the first monomer having a stopper group is a vinyl monomer. The term "vinyl monomer", as used throughout this specification, generally refers to a monomer having a vinyl group. In this regard, the term "vinyl group" refers to the group-CH = CH 2 . Optionally, the vinyl group can carry one or more substituents instead of any one of the hydrogen atoms (eg, methyl group in poly (ethylene glycol) methacrylate). Preferably, the first monomer has a molecular weight of 70 g / mol or more. Therefore, in some embodiments of the method of preparing polyrotaxane, the first monomer having a stopper group may have a molecular weight of 70 g / mol to 1000 g / mol, preferably 100 g / mol to 500 g / mol.
幾つかの実施態様において、前記第一のモノマーは、ミルセン、芳香族ビニルモノマー、N−イソプロピル(メタ)アクリルアミド、N−ビニルカプロラクタム、N−ビニルイミダゾール、ポリ(エチレングリコール)(メタ)アクリラート、α,ω−ビス(メタ)アクリラート、及びそれらの任意の組み合わせからなる群より選択される。第一のモノマーがポリ(エチレングリコール)(メタ)アクリラートである場合、ポリ(エチレングリコール)単位の分子量は、好ましくは、3000g/mol以下である。より好ましくは、第一のモノマーがポリ(エチレングリコール)(メタ)アクリラートである場合、ポリ(エチレングリコール)単位の分子量は、1000g/mol以下である。ある実施態様において、第一のモノマーは、ポリ(エチレングリコール)メチルエーテル(メタ)アクリラートである。ある実施態様において、第一のモノマーは、ヒドロキシエチル(メタ)アクリラートである。ストッパー基を有する第一のモノマーが芳香族ビニルモノマーである幾つかの実施態様において、前記芳香族ビニルモノマーは、場合により置換されているスチレン、場合により置換されているスチレンスルホン酸、場合により置換されているビニルピリジン、場合により置換されているジビニルベンゼン、及びそれらの任意の組み合わせからなる群より選択される。用語「場合により置換されている」は、場合により置換されているスチレン、場合により置換されているスチレンスルホン酸、場合により置換されているビニルピリジン及び場合により置換されているジビニルベンゼンの文脈において言及される場合、水素、C1−C10アルキル、C1−C10ヘテロアルキル、C1−C10ハロアルキル、C1−C10アルコキシ、CN、ニトロ、ハロゲン(F、Cl、Br、I)などからなる群より独立して選択される1以上の置換基を表す。例えば、1つの実施態様において、芳香族ビニルモノマーは、4−(トリフルオロメチル)スチレンである。α,ω−ビス(メタ)アクリラートが使用される場合、実施態様において、前記α,ω−ビス(メタ)アクリラートは、エチレングリコール、オリゴエチレングリコール、ポリ(エチレングリコール)、ビスフェノールA及びそれらの任意の混合物のα,ω−ビス(メタ)アクリラートである。α,ω−ビス(メタ)アクリラートがポリ(エチレングリコール)のα,ω−ビス(メタ)アクリラートである場合、ポリ(エチレングリコール)単位の分子量は、好ましくは、3000g/mol以下である。より好ましくは、α,ω−ビス(メタ)アクリラートがポリ(エチレングリコール)のα,ω−ビス(メタ)アクリラートである場合、ポリ(エチレングリコール)単位の分子量は、1000g/mol以下である。用語「(メタ)アクリラート」は、本開示を通して任意の文脈において使用される場合、アクリラートとメタクリラートの両方を網羅する。 In some embodiments, the first monomer is myrsen, an aromatic vinyl monomer, N-isopropyl (meth) acrylamide, N-vinylcaprolactam, N-vinylimidazole, poly (ethylene glycol) (meth) acrylate, α. , Ω-Bis (meth) acrylate, and any combination thereof. When the first monomer is poly (ethylene glycol) (meth) acrylate, the molecular weight of the poly (ethylene glycol) unit is preferably 3000 g / mol or less. More preferably, when the first monomer is poly (ethylene glycol) (meth) acrylate, the molecular weight of the poly (ethylene glycol) unit is 1000 g / mol or less. In certain embodiments, the first monomer is poly (ethylene glycol) methyl ether (meth) acrylate. In certain embodiments, the first monomer is hydroxyethyl (meth) acrylate. In some embodiments where the first monomer having a stopper group is an aromatic vinyl monomer, the aromatic vinyl monomer is optionally substituted styrene, optionally substituted styrene sulfonic acid, optionally substituted. It is selected from the group consisting of vinylpyridines, optionally substituted divinylbenzenes, and any combination thereof. The term "sometimes substituted" is mentioned in the context of occasionally substituted styrene, sometimes substituted styrene sulfonic acid, sometimes substituted vinylpyridine and sometimes substituted divinylbenzene. If so, it is independently selected from the group consisting of hydrogen, C1-C10 alkyl, C1-C10 heteroalkyl, C1-C10 haloalkyl, C1-C10 alkoxy, CN, nitro, halogen (F, Cl, Br, I) and the like. Represents one or more substituents to be made. For example, in one embodiment, the aromatic vinyl monomer is 4- (trifluoromethyl) styrene. When α, ω-bis (meth) acrylate is used, in embodiments, the α, ω-bis (meth) acrylate is ethylene glycol, oligoethylene glycol, poly (ethylene glycol), bisphenol A and any of them. Α, ω-bis (meth) glycolate of the mixture of. When the α, ω-bis (meth) acrylate is a poly (ethylene glycol) α, ω-bis (meth) acrylate, the molecular weight of the poly (ethylene glycol) unit is preferably 3000 g / mol or less. More preferably, when the α, ω-bis (meth) acrylate is a poly (ethylene glycol) α, ω-bis (meth) acrylate, the molecular weight of the poly (ethylene glycol) unit is 1000 g / mol or less. The term "(meta) acrylate" covers both acrylate and methacryllate when used in any context throughout this disclosure.
また、第二のモノマーが実質的に線形な構造を有するコポリマーの区画を形成することができる限りは、第二のモノマーは特に限定されない。それ故、第二のモノマーは、実質的に線形なモノマーであってよい。上述した通り、用語「実質的に線形な」は、このような区画が分岐していることを排除しない(環状分子が回転可能でありかつ該区画に沿った可動性を発揮するように、実質的に線形な構造を有する区画が環状分子を貫通できる限りは)。その結果として、分岐が環状分子の回転性及びコポリマーに沿った環状分子の可動性を防止しない限りは、第二のモノマーは、分岐していてよく、好ましくはわずかに分岐していてよい。好ましくは、第二のモノマーは、ビニルモノマーである。より好ましくは、ストッパー基を有する第一のモノマー及び第二のモノマーは共に、ビニルモノマーである。好ましくは、本明細書に開示される方法のいずれか1つにおいて、第二のモノマーは、120g/mol以下、より好ましくは110g/mol以下の分子量を有する。 Further, the second monomer is not particularly limited as long as the second monomer can form a compartment of the copolymer having a substantially linear structure. Therefore, the second monomer may be a substantially linear monomer. As mentioned above, the term "substantially linear" does not preclude the branching of such compartments (so that the cyclic molecule is rotatable and exhibits mobility along the compartment). As long as a compartment with a linear structure can penetrate the cyclic molecule). As a result, the second monomer may be branched, preferably slightly branched, as long as the branch does not prevent the rotation of the cyclic molecule and the mobility of the cyclic molecule along the copolymer. Preferably, the second monomer is a vinyl monomer. More preferably, both the first monomer and the second monomer having a stopper group are vinyl monomers. Preferably, in any one of the methods disclosed herein, the second monomer has a molecular weight of 120 g / mol or less, more preferably 110 g / mol or less.
本明細書に記載される方法のいずれか1つにおいて、第二のモノマーは、非イオン性モノマーであってよい。好ましくは、用語「非イオン性モノマー」は、本明細書において使用される場合、2〜11、より好ましくは3〜10のpH範囲を有する水溶液中にあるとき荷電された官能性を有さないモノマーを表す。用語「非イオン性モノマー」は、本明細書において使用される場合、例えば、イオンを形成可能でない構造単位及び/又は官能基のみを有するモノマー、例えば、イソプレン又はメチルメタクリラートなどを包含する。加えて、非イオン性モノマーという用語はまた、例えばカルボン酸基などのイオンを一般に形成可能であるが、2〜11、より好ましくは3〜10のpH範囲を有する水溶液中にあるとき非荷電状態にある官能基を有する、モノマーを包含してもよい。このようなpH範囲内で非荷電であるこのような非イオン性モノマーについての例は、カルボン酸基を有するアクリル酸及びその誘導体、例えばメタクリル酸などである。 In any one of the methods described herein, the second monomer may be a nonionic monomer. Preferably, the term "nonionic monomer", as used herein, has no charged functionality when in aqueous solution having a pH range of 2-11, more preferably 3-10. Represents a monomer. The term "nonionic monomer" as used herein includes, for example, monomers having only structural units and / or functional groups that are non-ionizable, such as isoprene or methylmethacrylate. In addition, the term nonionic monomer is also generally capable of forming ions, such as carboxylic acid groups, but is in an uncharged state when in aqueous solution with a pH range of 2-11, more preferably 3-10. May include monomers having the functional groups in. Examples of such nonionic monomers that are uncharged within such a pH range are acrylic acids having a carboxylic acid group and derivatives thereof, such as methacrylic acid.
好ましくは、本明細書に開示されるポリロタキサンを調製する方法の幾つかの実施態様において、第二のモノマーは、疎水性モノマーである。特に、第二のモノマーは、非イオン性の疎水性モノマーである。ポリロタキサンを調製する方法のいずれか1つ及び任意のポリロタキサンの文脈において本明細で言及される場合、用語「疎水性モノマー」は、水中で不溶性であるか又は水中で難溶性であるモノマーを表す。本明細書に記載されるポリロタキサンを調製する方法及びポリロタキサンの目的のために、疎水性モノマーは、好ましくは、20℃の水中で、20g/l未満、より好ましくは10g/l未満、さらにより好ましくは5g/l未満、そして、最も好ましくは2g/l未満の溶解度を有する。シクロデキストリン又はシクロデキストリン誘導体が環状分子として使用される場合、非イオン性モノマー、特に疎水性モノマーが好ましい。例えばポリイソプレン又はポリブタジエン鎖などの疎水性ポリマー鎖上にシクロデキストリンを通してポリロタキサンを得ることはこれまで困難であった。第二のモノマーがシクロデキストリンと錯体化され、次いで共重合される、本明細書に開示される方法を適用することで、例えばポリイソプレン−又はポリブタジエン含有コポリマー鎖などの疎水性コポリマー鎖を含むポリロタキサンが容易に得られる。幾つかの実施態様において、第二のモノマーは、120g/mol未満の分子量を有するビニルモノマーの群より選択される。好ましくは、第二のモノマーは、110g/molより小さい分子量を有するビニルモノマーの群より選択される。追加的に又は代替的に、第二のモノマーを、1,3−ジエン、1,3,5−トリエン、(メタ)アクリラート、ビニルエステル、ビニル−エーテル、(メタ)アクリロニトリル、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリルアミド、及びそれらの任意の組み合わせからなるビニルモノマーの群より選択してよい。第二のモノマーが1,3−ジエンである場合、前記1,3−ジエンは、好ましくは、1,3−ブタジエン、1,3−ブタジエンの誘導体、イソプレン、及びそれらの任意の組み合わせから選択される。それ故、1つの実施態様において、1,3−ブタジエンが使用される。1つの実施態様において、イソプレンが使用される。別の実施態様において、1,3−ブタジエン及びイソプレンが組み合わせて使用される。1つの実施態様において、1,3−ジエンは、ジメチルブタジエンである。第二のモノマーがビニルエステルである場合、幾つかの実施態様において、ビニルエステルは、酢酸ビニルである。第二のモノマーがビニルエーテルである場合、幾つかの実施態様において、前記ビニルエーテルは、メチル−ビニルエーテルである。第二のモノマーが(メタ)アクリラートである場合、前記(メタ)アクリラートは、メチルアクリラート、メチルメタクリラート及びそれらの任意の組み合わせからなる群より選択される。それ故、1つの実施態様において、第二のモノマーは、メチルアクリラートである。1つの実施態様において、第二のモノマーは、メチルメタクリラートである。別の実施態様において、メチルアクリラート及びメチルメタクリラートが組み合わせて使用される。用語「(メタ)アクリロニトリル」は、本開示を通して任意の文脈において使用される場合、アクリロニトリルとメタクリロニトリルの両方を網羅する。用語「(メタ)アクリル酸」は、本開示を通して任意の文脈において使用される場合、アクリル酸とメタクリル酸の両方を網羅する。用語「(メタ)アクリルアミド」は、本開示を通して任意の文脈において使用される場合、アクリルアミドとメタクリルアミドの両方を網羅する。 Preferably, in some embodiments of the methods of preparing polyrotaxanes disclosed herein, the second monomer is a hydrophobic monomer. In particular, the second monomer is a nonionic hydrophobic monomer. As used herein in the context of any one of the methods of preparing polyrotaxane and any polyrotaxane, the term "hydrophobic monomer" refers to a monomer that is insoluble in water or sparingly soluble in water. For the methods of preparing polyrotaxanes described herein and for the purposes of polyrotaxans, the hydrophobic monomers are preferably less than 20 g / l, more preferably less than 10 g / l, even more preferably in water at 20 ° C. Has a solubility of less than 5 g / l, and most preferably less than 2 g / l. When a cyclodextrin or a cyclodextrin derivative is used as a cyclic molecule, a nonionic monomer, particularly a hydrophobic monomer, is preferred. It has been difficult to obtain polyrotaxane through cyclodextrin on a hydrophobic polymer chain such as polyisoprene or polybutadiene chain. By applying the methods disclosed herein, where the second monomer is complexed with cyclodextrin and then copolymerized, a polyrotaxane comprising a hydrophobic copolymer chain, such as a polyisoprene-or polybutadiene-containing copolymer chain. Is easily obtained. In some embodiments, the second monomer is selected from the group of vinyl monomers having a molecular weight of less than 120 g / mol. Preferably, the second monomer is selected from the group of vinyl monomers having a molecular weight less than 110 g / mol. Additional or alternative, the second monomer is 1,3-diene, 1,3,5-triene, (meth) acrylate, vinyl ester, vinyl-ether, (meth) acrylonitrile, (meth) acrylic acid. , (Meta) acrylamide, and any combination thereof may be selected from the group of vinyl monomers. When the second monomer is 1,3-diene, the 1,3-diene is preferably selected from 1,3-butadiene, derivatives of 1,3-butadiene, isoprene, and any combination thereof. To. Therefore, in one embodiment, 1,3-butadiene is used. In one embodiment, isoprene is used. In another embodiment, 1,3-butadiene and isoprene are used in combination. In one embodiment, 1,3-diene is dimethyl butadiene. When the second monomer is a vinyl ester, in some embodiments the vinyl ester is vinyl acetate. When the second monomer is a vinyl ether, in some embodiments, the vinyl ether is a methyl-vinyl ether. When the second monomer is (meth) acrylate, the (meth) acrylate is selected from the group consisting of methylacryllate, methylmethacrylate and any combination thereof. Therefore, in one embodiment, the second monomer is methylacryllate. In one embodiment, the second monomer is methylmethacrylate. In another embodiment, methylacryllate and methylmethacrylate are used in combination. The term "(meth) acrylonitrile" covers both acrylonitrile and methacrylonitrile as used in any context throughout the present disclosure. The term "(meth) acrylic acid" covers both acrylic acid and methacrylic acid as used in any context throughout the present disclosure. The term "(meth) acrylamide" covers both acrylamide and methacrylamide as used in any context throughout this disclosure.
本明細書に開示されるポリロタキサンを調製する方法のいずれか1つのある好ましい実施態様において、ストッパー基を有する第一のモノマーは、ポリ(エチレングリコール)メチルエーテルメタクリラートであり、第二のモノマーは、イソプレンであり、そして、環状分子は、シクロデキストリン、シクロデキストリン誘導体及びそれらの任意の組み合わせから選択される。好ましくは、この実施態様において、環状分子は、ランダムにメチル化されたβ−シクロデキストリン(RAMEB)である。さらに、この実施態様において、ランダムにメチル化されたβ−シクロデキストリン(RAMEB)及び2−ヒドロキシ−3−N,N,N−トリメチルアミノ)プロピル−β−シクロデキストリンクロリド(陽イオン性環状分子)を組み合わせて使用してよい。モノマー及び環状分子のこれらの組み合わせを、ランダムコポリマーの形成を導く本明細書に記載される任意の方法に使用してよい。好ましくは、このようなモノマーが使用されるとき、ラジカル共重合は、水性媒体中で、より好ましくは水中で行われる。 In one preferred embodiment of any one of the methods of preparing polyrotaxane disclosed herein, the first monomer having a stopper group is a poly (ethylene glycol) methyl ether methacrylate and the second monomer is , Isoprene, and the cyclic molecule is selected from cyclodextrin, cyclodextrin derivatives and any combination thereof. Preferably, in this embodiment, the cyclic molecule is a randomly methylated β-cyclodextrin (RAMEB). In addition, in this embodiment, randomly methylated β-cyclodextrin (RAMEB) and 2-hydroxy-3-N, N, N-trimethylamino) propyl-β-cyclodextrin chloride (cationic cyclic molecule). May be used in combination. These combinations of monomers and cyclic molecules may be used in any of the methods described herein leading to the formation of random copolymers. Preferably, when such monomers are used, radical copolymerization is carried out in an aqueous medium, more preferably in water.
本明細書に記載されるポリロタキサンを調製する方法のいずれか1つの別の好ましい実施態様において、ストッパー基を有する第一のモノマーは、スチレンであり、第二のモノマーは、イソプレンであり、そして、環状分子は、シクロデキストリン、シクロデキストリン誘導体及びそれらの任意の組み合わせから選択される。好ましくは、この実施態様において、環状分子は、ランダムにメチル化されたβ−シクロデキストリン(RAMEB)である。モノマー及び環状分子のこの組み合わせを、ランダムコポリマーの形成を導く本明細書に記載される任意の方法に使用してよい。好ましくは、このようなモノマーが使用されるとき、ラジカル共重合は、水性媒体中で、より好ましくは水中で行われる。 In another preferred embodiment of any one of the methods of preparing polyrotaxans described herein, the first monomer having a stopper group is styrene, the second monomer is isoprene, and The cyclic molecule is selected from cyclodextrin, cyclodextrin derivatives and any combination thereof. Preferably, in this embodiment, the cyclic molecule is a randomly methylated β-cyclodextrin (RAMEB). This combination of monomers and cyclic molecules may be used in any of the methods described herein leading to the formation of random copolymers. Preferably, when such monomers are used, radical copolymerization is carried out in an aqueous medium, more preferably in water.
本明細書に開示されるポリロタキサンを調製する方法のいずれか1つの別の好ましい実施態様において、ストッパー基を有する第一のモノマーは、ミルセンであり、第二のモノマーは、イソプレンであり、そして、環状分子は、シクロデキストリン、シクロデキストリン誘導体及びそれらの任意の組み合わせから選択される。好ましくは、この実施態様において、環状分子は、ランダムにメチル化されたβ−シクロデキストリン(RAMEB)である。モノマー及び環状分子のこの組み合わせを、ランダムコポリマー又はブロックコポリマーの形成を導く本明細書に記載される任意の方法に使用してよい。好ましくは、このようなモノマーが使用されるとき、ラジカル共重合は、水性媒体中で、より好ましくは水中で行われる。 In another preferred embodiment of any one of the methods for preparing polyrotaxans disclosed herein, the first monomer having a stopper group is myrcene, the second monomer is isoprene, and The cyclic molecule is selected from cyclodextrin, cyclodextrin derivatives and any combination thereof. Preferably, in this embodiment, the cyclic molecule is a randomly methylated β-cyclodextrin (RAMEB). This combination of monomers and cyclic molecules may be used in any of the methods described herein leading to the formation of random copolymers or block copolymers. Preferably, when such monomers are used, radical copolymerization is carried out in an aqueous medium, more preferably in water.
本明細書に記載される通りのポリロタキサンを調製する方法のいずれか1つの別の好ましい実施態様において、ストッパー基を有する第一のモノマーは、ポリ(エチレングリコール)モノメタクリラート(PEGMA)であり、第二のモノマーは、イソプレンであり、そして、環状分子は、シクロデキストリン、シクロデキストリン誘導体及びそれらの任意の組み合わせから選択される。好ましくは、この実施態様において、環状分子は、ランダムにメチル化されたβ−シクロデキストリン(RAMEB)である。モノマー及び環状分子のこの組み合わせを、ランダムコポリマーの形成を導く本明細書に記載される任意の方法に使用してよい。好ましくは、このようなモノマーが使用されるとき、ラジカル共重合は、水性媒体中で、より好ましくは水中で行われる。 In another preferred embodiment of any one of the methods of preparing a polyrotaxane as described herein, the first monomer having a stopper group is a poly (ethylene glycol) monomethacrylate (PEGMA). The second monomer is isoprene and the cyclic molecule is selected from cyclodextrin, cyclodextrin derivatives and any combination thereof. Preferably, in this embodiment, the cyclic molecule is a randomly methylated β-cyclodextrin (RAMEB). This combination of monomers and cyclic molecules may be used in any of the methods described herein leading to the formation of random copolymers. Preferably, when such monomers are used, radical copolymerization is carried out in an aqueous medium, more preferably in water.
本明細書に記載される通りのポリロタキサンを調製する方法のいずれか1つの別の好ましい実施態様において、ストッパー基を有する第一のモノマーは、スチレンであり、第二のモノマーは、メチルアクリラートであり、そして、環状分子は、シクロデキストリン、シクロデキストリン誘導体及びそれらの任意の組み合わせから選択される。好ましくは、この実施態様において、環状分子は、ランダムにメチル化されたβ−シクロデキストリン(RAMEB)である。モノマー及び環状分子のこの組み合わせを、ランダムコポリマーの形成を導く本明細書に記載される任意の方法に使用してよい。好ましくは、このようなモノマーが使用されるとき、ラジカル共重合は、水性媒体中で、より好ましくは水中で行われる。 In another preferred embodiment of any one of the methods of preparing a polyrotaxane as described herein, the first monomer having a stopper group is styrene and the second monomer is methylacryllate. Yes, and the cyclic molecule is selected from cyclodextrin, cyclodextrin derivatives and any combination thereof. Preferably, in this embodiment, the cyclic molecule is a randomly methylated β-cyclodextrin (RAMEB). This combination of monomers and cyclic molecules may be used in any of the methods described herein leading to the formation of random copolymers. Preferably, when such monomers are used, radical copolymerization is carried out in an aqueous medium, more preferably in water.
本明細書に記載される通りのポリロタキサンを調製する方法のいずれか1つの別の好ましい実施態様において、ストッパー基を有する第一のモノマーは、ポリ(エチレングリコール)メチルエーテルメタクリラートであり、第二のモノマーは、ジメチルブタジエンであり、そして、環状分子は、シクロデキストリン、シクロデキストリン誘導体及びそれらの任意の組み合わせから選択される。好ましくは、この実施態様において、環状分子は、ランダムにメチル化されたβ−シクロデキストリン(RAMEB)である。モノマー及び環状分子のこの組み合わせを、ランダムコポリマーの形成を導く本明細書に記載される任意の方法に使用してよい。好ましくは、このようなモノマーが使用されるとき、ラジカル共重合は、水性媒体中で、より好ましくは水中で行われる。 In another preferred embodiment of any one of the methods of preparing a polyrotaxane as described herein, the first monomer having a stopper group is a poly (ethylene glycol) methyl ether methacrylate, the second. The monomer of is dimethyl butadiene, and the cyclic molecule is selected from cyclodextrin, cyclodextrin derivatives and any combination thereof. Preferably, in this embodiment, the cyclic molecule is a randomly methylated β-cyclodextrin (RAMEB). This combination of monomers and cyclic molecules may be used in any of the methods described herein leading to the formation of random copolymers. Preferably, when such monomers are used, radical copolymerization is carried out in an aqueous medium, more preferably in water.
本明細書に記載される通りのポリロタキサンを調製する方法のいずれか1つの別の好ましい実施態様において、ストッパー基を有する第一のモノマーは、ヒドロキシエチルメタクリラートであり、第二のモノマーは、イソプレンであり、そして、環状分子は、シクロデキストリン、シクロデキストリン誘導体及びそれらの任意の組み合わせから選択される。好ましくは、この実施態様において、環状分子は、β−シクロデキストリンである。モノマー及び環状分子のこの組み合わせを、ランダムコポリマーの形成を導く本明細書に記載される任意の方法に使用してよい。好ましくは、このようなモノマーが使用されるとき、ラジカル共重合は、水性媒体中で、より好ましくは水中で行われる。 In another preferred embodiment of any one of the methods of preparing polyrotaxans as described herein, the first monomer having a stopper group is hydroxyethyl methacrylate and the second monomer is isoprene. And the cyclic molecule is selected from cyclodextrin, cyclodextrin derivatives and any combination thereof. Preferably, in this embodiment, the cyclic molecule is β-cyclodextrin. This combination of monomers and cyclic molecules may be used in any of the methods described herein leading to the formation of random copolymers. Preferably, when such monomers are used, radical copolymerization is carried out in an aqueous medium, more preferably in water.
本明細書に記載される通りのポリロタキサンを調製する方法のいずれか1つの別の好ましい実施態様において、ストッパー基を有する第一のモノマーは、ポリ(エチレングリコール)メチルエーテルメタクリラートであり、第二のモノマーは、イソプレンであり、そして、環状分子は、ヒドロキシプロピル化シクロデキストリンである。好ましくは、この実施態様において、環状分子は、ヒドロキシプロピル−β−シクロデキストリンである。モノマー及び環状分子のこの組み合わせを、ランダムコポリマーの形成を導く本明細書に記載される任意の方法に使用してよい。好ましくは、このようなモノマーが使用されるとき、ラジカル共重合は、水性媒体中で、より好ましくは水中で行われる。 In another preferred embodiment of any one of the methods of preparing polyrotaxane as described herein, the first monomer having a stopper group is poly (ethylene glycol) methyl ether methacrylate, the second. The monomer of is isoprene, and the cyclic molecule is hydroxypropylated cyclodextrin. Preferably, in this embodiment, the cyclic molecule is hydroxypropyl-β-cyclodextrin. This combination of monomers and cyclic molecules may be used in any of the methods described herein leading to the formation of random copolymers. Preferably, when such monomers are used, radical copolymerization is carried out in an aqueous medium, more preferably in water.
本明細書に開示されるポリロタキサンを調製する方法の好ましい実施態様によれば、共重合は、水性媒体中で実施される。例えば、水性媒体は、水性の溶液又は懸濁液である。好ましくは、共重合は、水中で実施される。特に、環状分子がシクロデキストリン、シクロデキストリン誘導体及びそれらの任意の組み合わせからなる群より選択される場合、共重合を水性媒体中で実施することが好ましい。いかなる理論にも拘束されることを望むものではないが、特に第二のモノマーが非イオン性モノマー、好ましくは疎水性(hydrophic)モノマーである場合、水が、シクロデキストリン又はシクロデキストリン誘導体と第二の重合性モノマーとの錯体の形成を援助すると考えられる。 According to a preferred embodiment of the method of preparing polyrotaxane disclosed herein, the copolymerization is carried out in an aqueous medium. For example, the aqueous medium is an aqueous solution or suspension. Preferably, the copolymerization is carried out in water. In particular, when the cyclic molecule is selected from the group consisting of cyclodextrins, cyclodextrin derivatives and any combination thereof, the copolymerization is preferably carried out in an aqueous medium. We do not want to be bound by any theory, but water is a cyclodextrin or cyclodextrin derivative and a second, especially if the second monomer is a nonionic monomer, preferably a hydrophobic monomer. It is considered to assist the formation of a complex with the polymerizable monomer of.
本明細書に記載されるポリロタキサンを調製する方法の実施態様において、特に共重合が水性媒体中で実施される場合、前記共重合は、水溶性ラジカル開始剤を使用して実施される。幾つかの実施態様において、前記水溶性ラジカル開始剤は、過硫酸塩、過酸化水素、有機過酸化物、親水性アゾ−開始剤、アゾ開始剤とシクロデキストリン又はシクロデキストリン誘導体との水溶性錯体、及びそれらの任意の組み合わせからなる群より選択される。1つの実施態様において、アゾ開始剤とシクロデキストリンとの水溶性錯体が使用される。1つの実施態様において、アゾ開始剤とシクロデキストリン誘導体との水溶性錯体が使用される。別の実施態様において、アゾ開始剤とシクロデキストリンとの水溶性錯体及びアゾ開始剤とシクロデキストリン誘導体との水溶性錯体が組み合わせて使用される。幾つかの実施態様において、水溶性ラジカル開始剤は、ペルオキソ二硫酸塩、tert−ブチルヒドロペルオキシド、2,2’−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]二塩酸塩、アゾビス−イソブチルアミジン(isobutyramidine)、4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、及びそれらの任意の組み合わせからなる群より選択される。使用してよいラジカル開始剤は、本明細書に明示的に挙げた開始剤に限定されず、そして、当業者であれば、本明細書に開示されるポリロタキサンを調製する方法を実施するために好適な開始剤をどのように選択すればよいか公知であろう。好適な開始剤は、例えば、Polymer Handbook, 4th edition, by J. Barndrup, E.H. Immergut, E.A. Grulke, John Wiley and Sons, Inc., 1999, pp. II/2-II/69 に開示されている。この参考文献に開示される開始剤の組み合わせも同様に好適に使用することができる。 In embodiments of the methods described herein for preparing polyrotaxane, the copolymerization is carried out using a water-soluble radical initiator, especially if the copolymerization is carried out in an aqueous medium. In some embodiments, the water-soluble radical initiator is a persulfate, hydrogen peroxide, organic peroxide, hydrophilic azo-initiator, water-soluble complex of the azo initiator and a cyclodextrin or cyclodextrin derivative. , And any combination thereof. In one embodiment, a water-soluble complex of azo initiator and cyclodextrin is used. In one embodiment, a water-soluble complex of azo initiator and cyclodextrin derivative is used. In another embodiment, a water-soluble complex of an azo initiator and a cyclodextrin and a water-soluble complex of an azo initiator and a cyclodextrin derivative are used in combination. In some embodiments, the water-soluble radical initiator is peroxodisulfate, tert-butyl hydroperoxide, 2,2'-azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) propane] dihydrochloride, azobis. It is selected from the group consisting of -isobutyramidine, 4,4'-bis (dimethylamino) benzophenone, and any combination thereof. The radical initiators that may be used are not limited to the initiators explicitly listed herein, and one of ordinary skill in the art will practice the method of preparing the polyrotaxanes disclosed herein. It will be known how to select a suitable initiator. Suitable initiators are, for example, Polymer Handbook, 4 th edition, by J. Barndrup, EH Immergut, EA Grulke, John Wiley and Sons, Inc., disclosed in 1999, pp. II / 2- II / 69 .. The initiator combinations disclosed in this reference can also be suitably used.
ラジカル開始剤を使用することにさらに加えて、特に水溶性ラジカル開始剤が使用される場合、幾つかの実施態様において、ラジカル開始用の促進剤が使用される。例えば、ラジカル開始用の前記促進剤は、チオ硫酸塩、メタ重亜硫酸塩、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン又はその塩、エチレンジアミンテトラ酢酸又はその塩、ペルオキシダーゼ酵素、及びそれらの任意の組み合わせからなる群より選択される。当業者に公知である通り、ラジカル開始用の促進剤は、例えば、ラジカル開始剤と相互作用して、いわゆる酸化還元開始剤を形成し得る。しかしながら、ラジカル開始用の促進剤とラジカル開始剤との相互作用の他の機序も同様に生じ得る。さらに、ラジカル開始用の促進剤は、前述の具体例に限定されない。これに関して、例えば、A.S. Sarac, Prog. Polym. Sci. 1999, 24, 1149-1204 に記載されているラジカル開始用の任意の促進剤を当業者が適切に選択及び使用してよい。 In addition to using radical initiators, in some embodiments, accelerators for radical initiation are used, especially when water-soluble radical initiators are used. For example, the accelerator for radical initiation includes thiosulfate, metasulfite, N, N, N', N'-tetramethylethylenediamine or a salt thereof, ethylenediaminetetraacetic acid or a salt thereof, peroxidase enzyme, and theirs. Selected from a group consisting of any combination. As is known to those skilled in the art, radical initiators can interact with, for example, radical initiators to form so-called redox initiators. However, other mechanisms of interaction between radical initiators and radical initiators can occur as well. Furthermore, the accelerator for radical initiation is not limited to the above-mentioned specific examples. In this regard, one of ordinary skill in the art may appropriately select and use any accelerator for radical initiation described in, for example, A.S. Sarac, Prog. Polym. Sci. 1999, 24, 1149-1204.
幾つかの実施態様において、本明細書に記載されるポリロタキサンを調製する方法のいずれか1つの共重合は、連鎖移動剤を使用して行われる。連鎖移動剤は、特に、共重合がRAFT重合技術を採用して行われる場合に使用される。幾つかの実施態様において、連鎖移動剤は、ジチオエステル、キサンタート、ジチオカルバマート、トリチオカルボナート、前述の連鎖移動剤のいずれか1つの誘導体、及びそれらの任意の組み合わせからなる群より選択される。このような連鎖移動剤は、以下の一般構造:
[式中、ラジカルR及びR’は、アルキル、アリールなどから独立して選択してよい]
を有し、かつ、本明細書に開示される方法の共重合がRAFT重合として実施される場合に特に有用である。一例として、S,S’−ビス(α,α’−ジメチル−α’’−酢酸)−トリチオカルボナートを、本明細書に記載される方法において連鎖移動剤として使用することができる。当業者に公知である通り、共重合が水性媒体中で実施される場合、連鎖移動剤は、好ましくは水溶性であるべきである。シクロデキストリン又はシクロデキストリン誘導体が環状分子として使用される場合、良好な結果はまた、連鎖移動剤がシクロデキストリン又はシクロデキストリン誘導体によって可溶化される場合に達成することができる。いかなる理論にも拘束されることを望むものではないが、連鎖移動剤の可溶化は、連鎖移動剤とシクロデキストリン又はシクロデキストリン誘導体との錯体を形成することによって達成してよい。本明細書に記載される方法において使用することができる連鎖移動剤は、前述の具体例に限定されない。他の連鎖移動剤、例えばC. Barner-Kowollik, Handbook of RAFT Polymerization, Wiley-VCH, 2008, pp. 1-543 に記載されているものを使用してよい。
In some embodiments, the copolymerization of any one of the methods for preparing polyrotaxanes described herein is carried out using a chain transfer agent. Chain transfer agents are used, especially when the copolymerization is carried out using RAFT polymerization techniques. In some embodiments, the chain transfer agent is selected from the group consisting of dithioesters, xanthates, dithiocarbamate, trithiocarbanates, derivatives of any one of the chain transfer agents described above, and any combination thereof. To. Such chain transfer agents have the following general structure:
[In the formula, radicals R and R'may be selected independently of alkyl, aryl, etc.]
It is particularly useful when the copolymerization of the method disclosed in the present specification is carried out as RAFT polymerization. As an example, S, S'-bis (α, α'-dimethyl-α''-acetic acid) -trithiocarbonate can be used as a chain transfer agent in the methods described herein. As is known to those skilled in the art, the chain transfer agent should preferably be water soluble when the copolymerization is carried out in an aqueous medium. When a cyclodextrin or cyclodextrin derivative is used as a cyclic molecule, good results can also be achieved if the chain transfer agent is solubilized by the cyclodextrin or cyclodextrin derivative. Without wishing to be bound by any theory, solubilization of chain transfer agents may be achieved by forming a complex of the chain transfer agent with a cyclodextrin or cyclodextrin derivative. The chain transfer agents that can be used in the methods described herein are not limited to the specific examples described above. Other chain transfer agents, such as those described in C. Barner-Kowollik, Handbook of RAFT Polymerization, Wiley-VCH, 2008, pp. 1-543, may be used.
本開示のポリロタキサンを調製する方法のいずれか1つのラジカル共重合を実施するための技術は、特に限定されない。例えば、幾つかの実施態様において、ラジカル共重合を、当業者に公知の任意のフリーラジカル重合技術を使用して行ってよい。 The technique for carrying out radical copolymerization of any one of the methods for preparing the polyrotaxane of the present disclosure is not particularly limited. For example, in some embodiments, radical copolymerization may be carried out using any free radical polymerization technique known to those of skill in the art.
幾つかの実施態様において、制御ラジカル重合技術を採用してよい。これに関して、幾つかの実施態様において、共重合は、可逆的付加開裂連鎖移動重合(RAFT重合)を使用して行われる。RAFT重合は、連鎖移動剤を適用して分子量及び多分散性を制御する。開始後、連鎖移動剤は、伸長している鎖を可逆的に停止することができ、そして、連鎖移動剤の断片が新しい鎖を開始する。リビング重合と同じ重合性をもたらすRAFT重合技術は、任意の所与の時点でフリーラジカル濃度を低下させることができる。好適なRAFT重合技術は、当業者に一般に公知であり、かつ、例えば、Handbook of RAFT Polymerization, C. Barner-Kowollik (Ed.), Wiley-VCH, Weinheim, 2008 に見いだすことができる。 In some embodiments, controlled radical polymerization techniques may be employed. In this regard, in some embodiments, the copolymerization is carried out using reversible add-cracking chain transfer polymerization (RAFT polymerization). RAFT polymerization applies chain transfer agents to control molecular weight and polydispersity. After initiation, the chain transfer agent can reversibly stop the extending chain, and a fragment of the chain transfer agent initiates a new chain. RAFT polymerization techniques that provide the same polymerizable properties as living polymerization can reduce the free radical concentration at any given time point. Suitable RAFT polymerization techniques are generally known to those of skill in the art and can be found, for example, in the Handbook of RAFT Polymerization, C. Barner-Kowollik (Ed.), Wiley-VCH, Weinheim, 2008.
他の実施態様において、共重合は、原子移動ラジカル重合(ATRP)を使用して行われる。また、ATRPもリビング重合技術に相当する。ATRPは、本明細書に記載されるポリロタキサンを調製する方法において適用される場合もまた、開始剤として有機ハロゲン化物及び触媒として金属配位子錯体を使用する。開始剤、成長している鎖及び触媒の間のハロゲン原子の移動は、所与の時点で低濃度のラジカルを提供する。ATRP技術は、当業者に公知であり、かつ、適切に選択される。例えば、好適なATRP技術は、K. Matyjaszewski, J.H. Xia, Chem. Rev. 2001, 101, 2921-2990 に記載されている。幾つかの実施態様において、特に共重合が水性媒体中で行われる場合、前記原子移動ラジカル重合用の開始剤及び触媒の組み合わせは、水溶性開始剤及び触媒の組み合わせ、シクロデキストリンによって可溶化された開始剤及び触媒の組み合わせ、並びにそれらの任意の組み合わせからなる群より選択される。1つの実施態様において、ATRP用の開始剤及び触媒の組み合わせは、水溶性開始剤及び触媒の組み合わせである。1つの実施態様において、ATRP用の開始剤及び触媒の組み合わせは、シクロデキストリンによって可溶化された開始剤及び触媒の組み合わせである。他の実施態様において、水溶性開始剤及び触媒の組み合わせは、シクロデキストリンによって可溶化された開始剤及び触媒の組み合わせと組み合わせて使用される。例えば、水溶性開始剤及び触媒の組み合わせは、親水性2−ハロゲノ−イソブチラート又は親水性2−ハロゲノプロピオナート、Cu(I)塩及びキレート性ジアミンの組み合わせ、親水性2−ハロゲノ−イソブチラート又は親水性2−ハロゲノプロピオナート及び酸化還元酵素の組み合わせ、並びにそれらの任意の組み合わせからなる群より選択してよい。ある実施態様において、水溶性開始剤及び触媒の組み合わせは、親水性2−ハロゲノ−イソブチラート、Cu(I)塩及びキレート性ジアミンの組み合わせである。ある実施態様において、水溶性開始剤及び触媒の組み合わせは、親水性2−ハロゲノプロピオナート、Cu(I)塩及びキレート性ジアミンの組み合わせである。ある実施態様において、水溶性開始剤及び触媒の組み合わせは、親水性2−ハロゲノ−イソブチラート及び酸化還元酵素の組み合わせである。ある実施態様において、水溶性開始剤及び触媒の組み合わせは、親水性2−ハロゲノプロピオナート及び酸化還元酵素の組み合わせである。他の実施態様において、水溶性開始剤及び触媒のこれらの組み合わせの組み合わせが使用される。幾つかの実施態様において、親水性2−ハロゲノ−イソブチラートは、ヒドロキシエチル−2−ブロモイソブチラートである。幾つかの実施態様において、キレート性ジアミンは、エチレンジアミン、2,2’−ビピリジン(bpy)、4,4’−ジ(5−ノニル)−2,2’−ビピリジン(dNbpy)、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン(TMEDA)、N−プロピル(2−ピリジル)メタンイミン(NPrPMI)、2,2’:6’,2’’−テルピリジン(tpy)、4,4’,4’’−トリス(5−ノニル)−2,2’:6’,2’’−テルピリジン(tNtpy)、N,N,N’,N’’,N’’−ペンタメチルジエチレントリアミン(PMDETA)、N,N−ビス(2−ピリジルメチル)オクチルアミン(BPMOA)、1,1,4,7,10,10−ヘキサメチル−トリエチレン−テトラミン(HMTETA)、トリス[2−(ジメチルアミノ)エチル]アミン(Me6TREN)、トリス[(2−ピリジル)メチル]アミン(TPMA)、1,4,8,11−テトラアザ−1,4,8,11−テトラメチルシクロテトラデカン(Me4CYCLAM)、N,N,N’,N’−テトラキス(2−ピリジルメチル)エチレンジアミン(TPEN)、ジエチレントリアミン(DETA)、トリエチレンテトラミン(TETA)、N,N−ビス(2−ピリジルメチル)アミン(BPMA)、トリス[2−アミノエチル]アミン(TREN)、1,4,8,11−テトラアザシクロテトラデカン(CYCLAM)、N,N,N’,N’−テトラキス(2−ピリジルメチル)エチレンジアミン(TPEN)、N,N,N’,N’’,N’’−ペンタメチルジエチレントリアミンからなる群より選択される。前述のキレート性ジアミンの任意の組み合わせを使用してよい。幾つかの実施態様において、酸化還元酵素は、ヘモグロビンである。ヘモグロビンを使用した及び本明細書に記載される共重合に好適であるATRP法は、例えば、T.B. Silva, M. Spulber, M.K. Kocik, F. Seidi, H. Charan, M. Rother, S.J. Sigg, K. Renggli, G. Kali, N. Bruns, Biomacromolecules 2013, 14, 2703-2712 に記載されている。 In other embodiments, the copolymerization is carried out using atom transfer radical polymerization (ATRP). ATRP also corresponds to living polymerization technology. ATRPs also use organic halides as initiators and metal ligand complexes as catalysts when applied in the methods of preparing polyrotaxans described herein. The transfer of halogen atoms between the initiator, the growing chain and the catalyst provides a low concentration of radicals at a given time point. ATRP techniques are known to those of skill in the art and are appropriately selected. For example, suitable ATRP techniques are described in K. Matyjaszewski, JH Xia, Chem. Rev. 2001, 101, 2921-2990. In some embodiments, the initiator-catalyst combination for atom transfer radical polymerization was solubilized with a water-soluble initiator-catalyst combination, cyclodextrin, especially when the copolymerization is carried out in an aqueous medium. It is selected from the group consisting of a combination of initiator and catalyst, and any combination thereof. In one embodiment, the initiator and catalyst combination for ATRP is a water soluble initiator and catalyst combination. In one embodiment, the initiator and catalyst combination for ATRP is an initiator and catalyst combination solubilized by cyclodextrin. In other embodiments, the water-soluble initiator and catalyst combination is used in combination with the cyclodextrin-solubilized initiator and catalyst combination. For example, the combination of water-soluble initiator and catalyst may be a combination of hydrophilic 2-halogeno-isobutyrate or hydrophilic 2-halogenopropionate, Cu (I) salt and chelating diamine, hydrophilic 2-halogeno-isobutyrate or hydrophilic. It may be selected from the group consisting of a combination of sex 2-halogenopropionate and an oxidoreductase, and any combination thereof. In certain embodiments, the combination of water-soluble initiator and catalyst is a combination of hydrophilic 2-halogeno-isobutyrate, Cu (I) salt and chelating diamine. In certain embodiments, the combination of water-soluble initiator and catalyst is a combination of hydrophilic 2-halogenopropionate, Cu (I) salt and chelating diamine. In certain embodiments, the combination of water-soluble initiator and catalyst is a combination of hydrophilic 2-halogeno-isobutyrate and oxidoreductase. In certain embodiments, the combination of water-soluble initiator and catalyst is a combination of hydrophilic 2-halogenopropionate and oxidoreductase. In other embodiments, combinations of these combinations of water-soluble initiators and catalysts are used. In some embodiments, the hydrophilic 2-halogeno-isobutyrate is hydroxyethyl-2-bromoisobutyrate. In some embodiments, the chelating diamines are ethylenediamine, 2,2'-bipyridine (bpy), 4,4'-di (5-nonyl) -2,2'-bipyridine (dNbpy), N, N, N', N'-tetramethylethylenediamine (TMEDA), N-propyl (2-pyridyl) methaneimine (NPrPMI), 2,2': 6', 2''-terpyridine (tpy), 4,4', 4''-Tris (5-nonyl) -2,2': 6', 2''-terpyridine (tNtpy), N, N, N', N'', N''-pentamethyldiethylenetriamine (PMDETA), N, N-bis (2-pyridylmethyl) octylamine (BPMOA), 1,1,4,7,10,10-hexamethyl-triethylene-tetramine (HMTETA), tris [2- (dimethylamino) ethyl] amine (Me) 6 TREN), Tris [(2-pyridyl) methyl] amine (TPMA), 1,4,8,11-tetraaza-1,4,8,11-tetramethylcyclotetradecane (Me4CYCLAM), N, N, N' , N'-tetrakis (2-pyridylmethyl) ethylenediamine (TPEN), diethylenetriamine (DETA), triethylenetetramine (TETA), N, N-bis (2-pyridylmethyl) amine (BPMA), tris [2-aminoethyl] ] Amine (TREN), 1,4,8,11-tetraazacyclotetradecane (CYCLAM), N, N, N', N'-tetrakis (2-pyridylmethyl) ethylenediamine (TPEN), N, N, N' , N'', N''-Selected from the group consisting of pentamethyldiethylenetriamine. Any combination of the chelating diamines described above may be used. In some embodiments, the redox enzyme is hemoglobin. The ATRP methods using hemoglobin and suitable for the copolymerization described herein include, for example, TB Silva, M. Spulber, MK Kocik, F. Seidi, H. Charan, M. Rother, SJ Sigg, K. It is described in Renggli, G. Kali, N. Bruns, Biomacromolecules 2013, 14, 2703-2712.
本明細書に開示されるポリロタキサンを調製する方法のいずれか1つの共重合が実施される温度は、特に限定されず、かつ、当業者はこれを適切に選択することができる。例えば、共重合を80℃以下の温度で実施してよい。好ましくは、共重合は、35℃以下の温度で実施される。共重合を0℃以上の温度で実施することが好ましい。 The temperature at which the copolymerization of any one of the methods for preparing the polyrotaxane disclosed in the present specification is carried out is not particularly limited, and those skilled in the art can appropriately select this. For example, the copolymerization may be carried out at a temperature of 80 ° C. or lower. Preferably, the copolymerization is carried out at a temperature of 35 ° C. or lower. It is preferable to carry out the copolymerization at a temperature of 0 ° C. or higher.
本明細書に記載されるポリロタキサンを調製する方法のいずれか1つにおいて、濾過を使用してポリロタキサンを単離してよい。一例として、限外濾過を使用してよい。ポリロタキサンを濾過の前に加熱してよい。濾過後、ポリロタキサンを乾燥させてよい。好ましくは、ポリロタキサンの乾燥は、凍結乾燥を使用して実施される。しかしながら、当業者が他の好適な乾燥法を適切に選択及び適用してよい。 In any one of the methods of preparing polyrotaxane described herein, filtration may be used to isolate polyrotaxane. As an example, ultrafiltration may be used. Polyrotaxane may be heated prior to filtration. After filtration, the polyrotaxane may be dried. Preferably, the drying of polyrotaxane is carried out using lyophilization. However, those skilled in the art may appropriately select and apply other suitable drying methods.
本発明はまた、1つの環状分子と前記環状分子を貫通する1つのコポリマーとを含むポリロタキサンであって、前記コポリマーが、少なくとも(a)1つのストッパー基を有する1つの第一の重合性モノマーから誘導される構造単位と少なくとも(b)1つの第二の重合性モノマーから誘導される構造単位とを含む非イオン性コポリマーであり、ストッパー基を有する第一のモノマーから誘導される前記構造単位が、前記コポリマーの鎖の両端部間に少なくとも部分的に組み込まれ、前記ストッパー基が、環状化合物がコポリマーから分解するのを防止し、そして、ストッパー基を有する第一のモノマーから誘導される前記構造単位の量がコポリマーの構造単位の総量100mol%を基準として0.1mol%〜20mol%である、ポリロタキサンに関する。 The present invention is also a polyrotaxane comprising one cyclic molecule and one copolymer penetrating the cyclic molecule, wherein the copolymer is from one first polymerizable monomer having at least (a) one stopper group. A nonionic copolymer comprising a derived structural unit and at least (b) a structural unit derived from one second polymerizable monomer, wherein the structural unit derived from the first monomer having a stopper group is The structure, which is at least partially incorporated between both ends of the chain of the copolymer, prevents the cyclic compound from decomposing from the copolymer and is derived from the first monomer having a stopper group. With respect to polyrotaxane, the amount of the unit is 0.1 mol% to 20 mol% based on 100 mol% of the total structural units of the copolymer.
本発明のこのようなポリロタキサンの環状分子を貫通するコポリマーは、非イオン性コポリマーであり、そして、第一及び第二のモノマーは、非イオン性モノマーである。好ましくは、用語「非イオン性モノマー」は、またポリロタキサンに関して本明細書において使用される場合、2〜11、より好ましくは3〜10のpH範囲を有する水溶液中にあるとき荷電された官能性を有さないモノマーを表す。用語「非イオン性モノマー」は、本明細書において使用される場合、例えば、イオンを形成可能でない構造単位及び/又は官能基のみを有するモノマー、例えば、イソプレン又はメチルメタクリラートなどを包含する。加えて、非イオン性モノマーという用語はまた、例えばカルボン酸基などのイオンを一般に形成可能であるが、2〜11、より好ましくは3〜10のpH範囲を有する水溶液中にあるとき非荷電状態にある官能基を有するモノマーを包含してもよい。このようなpH範囲内で非荷電であるこのような非イオン性モノマーについての例は、カルボン酸基を有するアクリル酸及びその誘導体、例えばメタクリル酸などである。好ましくは、用語「非イオン性コポリマー」は、2〜11、より好ましくは3〜10のpH範囲を有する水溶液中にあるときに荷電される官能性を含む構造単位を実質的に有さないコポリマーを指す。用語「非イオン性コポリマー」は、本明細書において使用される場合、例えば、イオンを形成可能でない構造単位及び/又は官能基のみを有するコポリマー、例えば、イソプレン又はメチルメタクリラートから誘導される構造単位を包含する。加えて、非イオン性コポリマーという用語はまた、例えばカルボン酸基などのイオンを一般に形成可能であるが、2〜11、より好ましくは3〜10のpH範囲を有する水溶液中にあるとき非荷電状態にある構造単位及び/又は官能基を有するコポリマーも包含してもよい。このようなpH範囲内で非荷電であるこのような構造単位についての例は、カルボン酸基を有するアクリル酸及びその誘導体、例えばメタクリル酸などから誘導される構造単位である。非イオン性コポリマーに関して、「2〜11、より好ましくは3〜10のpH範囲の水溶液中にあるときに荷電される官能性を含む構造単位を実質的に有さない」は、好ましくは、2〜11、より好ましくは3〜10のpH範囲の水溶液中にあるときに荷電される官能性を含む構造単位がコポリマー中に少量だけ存在することを意味する。例えば、2〜11、より好ましくは3〜10のpH範囲の水溶液中にあるときに荷電される官能性を含むこのような構造単位は、共重合されるべきモノマーの不純物から、又は共重合反応において使用される反応体、例えば開始剤、触媒及び/若しくは連鎖移動剤などから、又はまた反応混合物に意図的に加えられたイオン性モノマーから誘導され得る。好ましくは、2〜11、より好ましくは3〜10のpH範囲の水溶液中にあるときに荷電される官能性を含む構造単位の量は、各々コポリマーの構造単位100mol%を基準として、5mol%未満、より好ましくは3mol%未満、さらにより好ましくは2mol%未満、最も好ましくは1mol%未満である。 The copolymer that penetrates the cyclic molecule of such polyrotaxane of the present invention is a nonionic copolymer, and the first and second monomers are nonionic monomers. Preferably, the term "nonionic monomer" also, when used herein with respect to polyrotaxane, has a charged functionality when in aqueous solution having a pH range of 2-11, more preferably 3-10. Represents a monomer that does not exist. The term "nonionic monomer" as used herein includes, for example, monomers having only structural units and / or functional groups that are non-ionizable, such as isoprene or methylmethacrylate. In addition, the term nonionic monomer is also generally capable of forming ions, such as carboxylic acid groups, but is in an uncharged state when in aqueous solution with a pH range of 2-11, more preferably 3-10. It may include a monomer having a functional group in. Examples of such nonionic monomers that are uncharged within such a pH range are acrylic acids having a carboxylic acid group and derivatives thereof, such as methacrylic acid. Preferably, the term "nonionic copolymer" is a copolymer that has substantially no structural units, including functionalities, that are charged when in aqueous solution with a pH range of 2-11, more preferably 3-10. Point to. The term "nonionic copolymer" as used herein is used, for example, as a structural unit derived from a copolymer having only non-ionizable structural units and / or functional groups, such as isoprene or methylmethacrylate. Including. In addition, the term nonionic copolymer is also generally capable of forming ions, such as carboxylic acid groups, but is in an uncharged state when in aqueous solution with a pH range of 2-11, more preferably 3-10. Copolymers having structural units and / or functional groups in the above may also be included. An example of such a structural unit that is uncharged within such a pH range is a structural unit derived from acrylic acid having a carboxylic acid group and its derivatives, such as methacrylic acid. With respect to nonionic copolymers, "substantially free of structural units containing functional charges when in aqueous solutions in the pH range 2-11, more preferably 3-10" is preferably 2. It means that there are only a small amount of functional units in the copolymer that are charged when they are in an aqueous solution in the pH range of ~ 11, more preferably 3-10. For example, such structural units, including functionalities that are charged when in an aqueous solution in the pH range of 2-11, more preferably 3-10, may come from impurities in the monomer to be copolymerized, or from a copolymerization reaction. It can be derived from the reactants used in, such as initiators, catalysts and / or chain transfer agents, or from ionic monomers intentionally added to the reaction mixture. The amount of functional units, each containing functionality charged when in aqueous solution in the pH range of 2-11, more preferably 3-10, is less than 5 mol%, respectively, relative to 100 mol% of the copolymer's structural units. , More preferably less than 3 mol%, even more preferably less than 2 mol%, most preferably less than 1 mol%.
本発明のポリロタキサンの好ましい実施態様において、ポリロタキサンは、本明細書に記載される本発明の方法のいずれか1つによって得ることが可能であるか又は得られる。 In a preferred embodiment of the polyrotaxane of the present invention, the polyrotaxane can or is obtained by any one of the methods of the invention described herein.
本発明のポリロタキサンの1つの実施態様において、前記コポリマーは、ストッパー基を有する前記第一の重合性モノマーから誘導される前記構造単位が前記コポリマーの鎖に沿ってその両端部間に少なくとも部分的にランダムに組み込まれた、ランダムコポリマーである。 In one embodiment of the polyrotaxane of the present invention, the copolymer is such that the structural unit derived from the first polymerizable monomer having a stopper group is at least partially between both ends along the chain of the copolymer. It is a random copolymer incorporated at random.
本発明のポリロタキサンの幾つかの実施態様において、ストッパー基を有する第一のモノマーから誘導される前記構造単位の量は、コポリマーの構造単位の総量100mol%を基準として0.5mol%〜18mol%の量である。好ましくは、ストッパー基を有する第一のモノマーから誘導される前記構造単位の量は、コポリマーの構造単位の総量100mol%を基準として1mol%〜16mol%の量である。より好ましくは、ストッパー基を有する第一のモノマーから誘導される前記構造単位の量は、コポリマーの構造単位の総量100mol%を基準として2mol%〜15mol%の量である。さらにより好ましくは、ストッパー基を有する前記第一のモノマーから誘導される構造単位の量は、コポリマーの構造単位の総量100mol%を基準として3mol%〜12mol%の量である。最も好ましくは、第一のモノマーから誘導される前記構造単位の量は、コポリマーの構造単位の総量100mol%を基準として5mol%〜11mol%の量である。 In some embodiments of the polyrotaxane of the present invention, the amount of said structural units derived from the first monomer having a stopper group is 0.5 mol% to 18 mol% based on 100 mol% of the total structural units of the copolymer. The quantity. Preferably, the amount of the structural unit derived from the first monomer having a stopper group is 1 mol% to 16 mol% based on 100 mol% of the total structural unit of the copolymer. More preferably, the amount of the structural unit derived from the first monomer having a stopper group is 2 mol% to 15 mol% based on 100 mol% of the total structural unit of the copolymer. Even more preferably, the amount of the structural unit derived from the first monomer having a stopper group is 3 mol% to 12 mol% based on 100 mol% of the total structural unit of the copolymer. Most preferably, the amount of the structural unit derived from the first monomer is 5 mol% to 11 mol% based on 100 mol% of the total structural unit of the copolymer.
本発明のポリロタキサンの別の実施態様において、前記コポリマーは、ストッパー基を有する前記第一の重合性モノマーから誘導される繰り返し単位を含むブロックAと、前記第二の重合性モノマーから誘導される繰り返し単位を含むブロックBと、第三の重合性モノマーから誘導される繰り返し単位を含むブロックCとを含むブロックコポリマーであって、前記第三のモノマーから誘導される前記繰り返し単位が前記第一のモノマーから誘導される前記繰り返し単位と同じ又は異なり、前記ブロックコポリマーにおいて、前記ブロックBが前記ブロックAと前記ブロックCとの間に配置され、前記環状分子がブロックB上に通され、そして、前記第一のモノマーから誘導される前記構造単位及び前記第三のモノマーから誘導される前記構造単位の組み合わせ量が、コポリマーの構造単位の総量100mol%を基準として0.1mol%〜20mol%の量である、ブロックコポリマーである。ブロックC中の第三のモノマーから誘導される繰り返し単位及びブロックA中の第一のモノマーから誘導される繰り返し単位が同じである場合、ブロックCはまたブロックAと表してもよい。 In another embodiment of the polyrotaxane of the present invention, the copolymer comprises a block A comprising a repeating unit derived from the first polymerizable monomer having a stopper group and a repeating derived from the second polymerizable monomer. A block copolymer containing a block B containing a unit and a block C containing a repeating unit derived from a third polymerizable monomer, wherein the repeating unit derived from the third monomer is the first monomer. Same or different from the repeating unit derived from, in the block copolymer, the block B is placed between the block A and the block C, the cyclic molecule is passed over the block B, and the first. The amount of the combination of the structural unit derived from one monomer and the structural unit derived from the third monomer is 0.1 mol% to 20 mol% based on the total amount of 100 mol% of the structural units of the copolymer. , Block copolymer. If the repeating unit derived from the third monomer in block C and the repeating unit derived from the first monomer in block A are the same, block C may also be represented as block A.
前記ブロックA、前記ブロックB及び前記ブロックCを有するブロックコポリマーを含むポリロタキサンのある実施態様において、ストッパー基を有する前記第一のモノマーから誘導される構造単位及び前記第三のモノマーから誘導される前記構造単位の組み合わせ量は、コポリマーの構造単位の総量100mol%を基準として0.5mol%〜18mol%の量である。好ましくは、ストッパー基を有する前記第一のモノマーから誘導される前記構造単位及び前記第三のモノマーから誘導される前記構造単位の組み合わせ量は、コポリマーの構造単位の総量100mol%を基準として1mol%〜16mol%の量である。より好ましくは、ストッパー基を有する前記第一のモノマーから誘導される前記構造単位及び前記第三のモノマーから誘導される前記構造単位の組み合わせ量は、コポリマーの構造単位の総量100mol%を基準として2mol%〜15mol%の量である。さらにより好ましくは、ストッパー基を有する前記第一のモノマーから誘導される前記構造単位及び前記第三のモノマーから誘導される前記構造単位の組み合わせ量は、コポリマーの構造単位の総量100mol%を基準として3mol%〜12mol%の量である。最も好ましくは、ストッパー基を有する前記第一のモノマーから誘導される構造単位及び前記第三のモノマーから誘導される構造単位の組み合わせ量は、コポリマーの構造単位の総量100mol%を基準として5mol%〜11mol%の量である。また、これらの実施態様において、ストッパー基を有する第一のモノマー及びストッパー基を有する第三のモノマーは、同じであっても異なっていてもよい。 In certain embodiments of the polyrotaxane comprising the block A, the block B and the block copolymer having the block C, the structural unit derived from the first monomer having a stopper group and the said derived from the third monomer. The amount of the combination of structural units is 0.5 mol% to 18 mol% based on the total amount of 100 mol% of the structural units of the copolymer. Preferably, the combination amount of the structural unit derived from the first monomer having a stopper group and the structural unit derived from the third monomer is 1 mol% based on the total amount of 100 mol% of the structural units of the copolymer. The amount is ~ 16 mol%. More preferably, the combination amount of the structural unit derived from the first monomer having a stopper group and the structural unit derived from the third monomer is 2 mol based on 100 mol% of the total structural unit of the copolymer. The amount is from% to 15 mol%. Even more preferably, the combination amount of the structural unit derived from the first monomer having a stopper group and the structural unit derived from the third monomer is based on 100 mol% of the total amount of the structural units of the copolymer. The amount is 3 mol% to 12 mol%. Most preferably, the combination amount of the structural unit derived from the first monomer having a stopper group and the structural unit derived from the third monomer is 5 mol% to 5 mol% based on the total amount of 100 mol% of the structural units of the copolymer. The amount is 11 mol%. Further, in these embodiments, the first monomer having a stopper group and the third monomer having a stopper group may be the same or different.
好ましくは、本明細書に記載されるポリロタキサンの幾つかの実施態様において、環状分子がコポリマーの主鎖上に通される。これは、好ましい実施態様において、ポリロタキサンが主鎖ポリロタキサンであることを意味する。 Preferably, in some embodiments of the polyrotaxanes described herein, cyclic molecules are threaded over the backbone of the copolymer. This means that in a preferred embodiment, the polyrotaxane is a backbone polyrotaxane.
ポリロタキサン中に一般に使用される様々な環状分子を、本明細書に記載されるポリロタキサンにおいて採用してよい。例えば、環状分子は、クラウンエーテル、ククルビット[n]ウリル、カリックスアレーン、環式アミド及び/又は遷移金属錯体であってよい。しかしながら、本発明のポリロタキサンの幾つかの特に好ましい実施態様において、環状分子は、シクロデキストリン、シクロデキストリン誘導体及びそれらの任意の組み合わせからなる群より選択される。1つの実施態様において、環状分子は、シクロデキストリンである。別の実施態様において、環状分子は、シクロデキストリン誘導体である。ポリロタキサンの幾つかの実施態様において、シクロデキストリン及びシクロデキストリン誘導体は、組み合わせて使用される。 Various cyclic molecules commonly used in polyrotaxanes may be employed in the polyrotaxanes described herein. For example, the cyclic molecule may be a crown ether, cucurbituril [n] uryl, calixarene, cyclic amide and / or transition metal complex. However, in some particularly preferred embodiments of the polyrotaxan of the present invention, the cyclic molecule is selected from the group consisting of cyclodextrins, cyclodextrin derivatives and any combination thereof. In one embodiment, the cyclic molecule is cyclodextrin. In another embodiment, the cyclic molecule is a cyclodextrin derivative. In some embodiments of polyrotaxane, cyclodextrin and cyclodextrin derivatives are used in combination.
本明細書に開示されるポリロタキサンの幾つかの実施態様において、シクロデキストリン又はシクロデキストリン誘導体は、天然のシクロデキストリン、メチル化シクロデキストリン、アセチル化シクロデキストリン、ヒドロキシエチル化シクロデキストリン、ヒドロキシプロピル化シクロデキストリン、陽イオン性シクロデキストリン誘導体、陰イオン性シクロデキストリン誘導体、グルコシル化シクロデキストリン、化学的に反応性のシクロデキストリン誘導体、及びそれらの任意の組み合わせからなる群より選択される。さらなる実施態様において、シクロデキストリン又はシクロデキストリン誘導体は、α−シクロデキストリン、ランダムにメチル化されたα−シクロデキストリン、β−シクロデキストリン、ランダムにメチル化されたβ−シクロデキストリン(RAMEB)、ヒドロキシプロピルβ−シクロデキストリン、アセチルβ−シクロデキストリン、ヘプタキス(2,6−ジ−O−メチル)−β−シクロデキストリン、カルボキシメチル−β−シクロデキストリン、スクシニル−β−シクロデキストリン、(2−カルボキシエチル)−β−シクロデキストリン、β−シクロデキストリン、スルホブチル化β−シクロデキストリン、β−シクロデキストリンスルファート、6−モノデオキシ−6モノアミノ−β−シクロデキストリン塩酸塩、ヘプタキス−6−デオキシ−6−アミノ)−β−シクロデキストリン、(2−ヒドロキシ−3−N,N,N−トリメチルアミノ)プロピル−β−シクロデキストリン、ヘプタキス(2,6−トリ−O−メチル)−β−シクロデキストリン、モノ−アミノ−β−シクロデキストリン、スルホブチル−β−シクロデキストリン、γ−シクロデキストリン、ランダムにメチル化されたγ−シクロデキストリン、2−ヒドロキシ−3−N,N,N−トリメチルアミノプロピル−β−シクロデキストリンハロゲン化物、それらの任意の塩、及びそれらの任意の組み合わせからなる群より選択される。なおさらなる実施態様において、前記シクロデキストリン又はシクロデキストリン誘導体は、カルボキシメチル−α−シクロデキストリンナトリウム塩、カルボキシメチル−β−シクロデキストリンナトリウム塩、スクシニル−α−シクロデキストリン、スクシニル−β−シクロデキストリン、スクシニル−γ−シクロデキストリン、(2−カルボキシエチル)−α−シクロデキストリン、(2−カルボキシエチル)−β−シクロデキストリン、α−シクロデキストリンリン酸ナトリウム塩、β−シクロデキストリンリン酸ナトリウム塩、γ−シクロデキストリンリン酸ナトリウム塩、スルホブチル化β−シクロデキストリンナトリウム塩、スルホブチル化β−シクロデキストリンナトリウム塩、スルホブチル化β−シクロデキストリンナトリウム塩、α−シクロデキストリン硫酸ナトリウム塩、β−シクロデキストリン硫酸ナトリウム塩、γ−シクロデキストリン硫酸ナトリウム塩、6−モノデオキシ−6−モノアミノ−β−シクロデキストリン塩酸塩、ヘプタキス(6−デオキシ−6−アミノ)−β−シクロデキストリン七塩酸塩、オクタキス(6−デオキシ−6−アミノ)−γ−シクロデキストリン八塩酸塩、(2−ヒドロキシ−3−N,N,N−トリメチルアミノ)プロピル−β−シクロデキストリンクロリド、及びそれらの任意の組み合わせからなる群より選択されるイオン性シクロデキストリン又はイオン性シクロデキストリン誘導体である。ある好ましい実施態様において、シクロデキストリン誘導体は、ランダムにメチル化されたβ−シクロデキストリン(RAMEB)である。 In some embodiments of the polyrotaxane disclosed herein, the cyclodextrin or cyclodextrin derivative is a native cyclodextrin, a methylated cyclodextrin, an acetylated cyclodextrin, a hydroxyethylated cyclodextrin, a hydroxypropylated cyclodextrin. , Cationic cyclodextrin derivatives, anionic cyclodextrin derivatives, glucosylated cyclodextrins, chemically reactive cyclodextrin derivatives, and any combination thereof. In a further embodiment, the cyclodextrin or cyclodextrin derivative is α-cyclodextrin, randomly methylated α-cyclodextrin, β-cyclodextrin, randomly methylated β-cyclodextrin (RAMEB), hydroxypropyl. β-Cyclodextrin, acetyl β-cyclodextrin, heptaxis (2,6-di-O-methyl) -β-cyclodextrin, carboxymethyl-β-cyclodextrin, succinyl-β-cyclodextrin, (2-carboxyethyl) -Β-Cyclodextrin, β-cyclodextrin, sulfobutylated β-cyclodextrin, β-cyclodextrin sulfate, 6-monodeoxy-6 monoamino-β-cyclodextrin hydrochloride, heptax-6-deoxy-6-amino) -Β-Cyclodextrin, (2-hydroxy-3-N, N, N-trimethylamino) propyl-β-cyclodextrin, heptaxis (2,6-tri-O-methyl) -β-cyclodextrin, mono-amino -Β-Cyclodextrin, sulfobutyl-β-cyclodextrin, γ-cyclodextrin, randomly methylated γ-cyclodextrin, 2-hydroxy-3-N, N, N-trimethylaminopropyl-β-cyclodextrin halogen It is selected from the group consisting of compounds, any salt thereof, and any combination thereof. In a further embodiment, the cyclodextrin or cyclodextrin derivative is a sodium carboxymethyl-α-cyclodextrin salt, a sodium carboxymethyl-β-cyclodextrin salt, succinyl-α-cyclodextrin, succinyl-β-cyclodextrin, succinyl. -Γ-Cyclodextrin, (2-carboxyethyl) -α-cyclodextrin, (2-carboxyethyl) -β-cyclodextrin, α-cyclodextrin sodium salt, β-cyclodextrin sodium salt, γ- Sodium cyclodextrin phosphate, sulfobutylated β-cyclodextrin sodium salt, sulfobutylated β-cyclodextrin sodium salt, sulfobutylated β-cyclodextrin sodium salt, α-cyclodextrin sodium sulfate salt, β-cyclodextrin sodium sulfate salt, γ-Cyclodextrin sodium sulfate, 6-monodeoxy-6-monoamino-β-cyclodextrin hydrochloride, heptaxis (6-deoxy-6-amino) -β-cyclodextrin heptachloride, octakis (6-deoxy-6) An ion selected from the group consisting of -amino) -γ-cyclodextrin octahydrochloride, (2-hydroxy-3-N, N, N-trimethylamino) propyl-β-cyclodextrin chloride, and any combination thereof. It is a sex cyclodextrin or an ionic cyclodextrin derivative. In certain preferred embodiments, the cyclodextrin derivative is a randomly methylated β-cyclodextrin (RAMEB).
第一のモノマーが、コポリマーに沿った環状分子の可動性をブロックするためにかつ環状分子がコポリマー鎖から分解するのを防止するために十分な立体的嵩高さを有するストッパー基を有する限りは、第一のモノマーは特に限定されない。好ましくは、ストッパー基を有する第一のモノマーは、ビニルモノマーである。用語「ビニルモノマー」は、また本明細書に記載されるポリロタキサンに関して使用される場合、一般に、ビニル基を有するモノマーを表す。これに関して、用語「ビニル基」は、基−CH=CH2のことを指す。場合により、ビニル基は、水素原子のいずれか1つの代わりに1以上の置換基を保有することができる(例えば、ポリ(エチレングリコール)メタクリラート中のメチル基など)。好ましくは、第一のモノマーは、70g/mol以上の分子量を有する。したがって、ポリロタキサンの幾つかの実施態様において、ストッパー基を有する第一のモノマーは、70g/mol〜1000g/mol、好ましくは100g/mol〜500g/molの分子量を有する。 As long as the first monomer has a stopper group with sufficient steric bulk to block the mobility of the cyclic molecule along the copolymer and to prevent the cyclic molecule from decomposing from the copolymer chain. The first monomer is not particularly limited. Preferably, the first monomer having a stopper group is a vinyl monomer. The term "vinyl monomer" also, when used with respect to the polyrotaxans described herein, generally refers to a monomer having a vinyl group. In this regard, the term "vinyl group" refers to the group-CH = CH 2 . Optionally, the vinyl group can carry one or more substituents instead of any one of the hydrogen atoms (eg, methyl group in poly (ethylene glycol) methacrylate). Preferably, the first monomer has a molecular weight of 70 g / mol or more. Therefore, in some embodiments of polyrotaxane, the first monomer having a stopper group has a molecular weight of 70 g / mol to 1000 g / mol, preferably 100 g / mol to 500 g / mol.
本明細書に開示されるポリロタキサンの幾つかの実施態様において、前記第一のモノマーは、ミルセン、芳香族ビニルモノマー、N−イソプロピル(メタ)アクリルアミド、N−ビニルカプロラクタム、N−ビニルイミダゾール、ポリ(エチレングリコール)(メタ)アクリラート、α,ω−ビス(メタ)アクリラート、及びそれらの任意の組み合わせからなる群より選択される。第一のモノマーがポリ(エチレングリコール)(メタ)アクリラートである場合、ポリ(エチレングリコール)単位の分子量は、好ましくは、3000g/mol以下である。より好ましくは、第一のモノマーがポリ(エチレングリコール)(メタ)アクリラートである場合、ポリ(エチレングリコール)単位の分子量は、1000g/mol以下である。ある実施態様において、第一のモノマーは、ポリ(エチレングリコール)メチルエーテル(メタ)アクリラートである。ある実施態様において、第一のモノマーは、ヒドロキシエチル(メタ)アクリラートである。ストッパー基を有する第一のモノマーが芳香族ビニルモノマーである幾つかの実施態様において、前記芳香族ビニルモノマーは、場合により置換されているスチレン、場合により置換されているスチレンスルホン酸、場合により置換されているビニルピリジン、場合により置換されているジビニルベンゼン、及びそれらの任意の組み合わせからなる群より選択される。用語「場合により置換されている」は、場合により置換されているスチレン、場合により置換されているスチレンスルホン酸、場合により置換されているビニルピリジン及び場合により置換されているジビニルベンゼンの文脈において言及される場合、水素、C1−C10アルキル、C1−C10ヘテロアルキル、C1−C10ハロアルキル、C1−C10アルコキシ、CN、ニトロ、ハロゲン(F、Cl、Br、I)などからなる群より独立して選択される1以上の置換基を表す。1つの実施態様において、芳香族ビニルモノマーは、4−(トリフルオロメチル)スチレンである。α,ω−ビス(メタ)アクリラートが使用される場合、実施態様において、前記α,ω−ビス(メタ)アクリラートは、エチレングリコール、オリゴエチレングリコール、ポリ(エチレングリコール)、ビスフェノールA及びそれらの任意の混合物のα,ω−ビス(メタ)アクリラートである。α,ω−ビス(メタ)アクリラートがポリ(エチレングリコール)のα,ω−ビス(メタ)アクリラートである場合、ポリ(エチレングリコール)単位の分子量は、好ましくは、3000g/mol以下である。より好ましくは、α,ω−ビス(メタ)アクリラートがポリ(エチレングリコール)のα,ω−ビス(メタ)アクリラートである場合、ポリ(エチレングリコール)単位の分子量は、1000g/mol以下である。 In some embodiments of the polyrotaxane disclosed herein, the first monomer is milsen, an aromatic vinyl monomer, N-isopropyl (meth) acrylamide, N-vinylcaprolactam, N-vinylimidazole, poly ( It is selected from the group consisting of ethylene glycol) (meth) acrylate, α, ω-bis (meth) acrylate, and any combination thereof. When the first monomer is poly (ethylene glycol) (meth) acrylate, the molecular weight of the poly (ethylene glycol) unit is preferably 3000 g / mol or less. More preferably, when the first monomer is poly (ethylene glycol) (meth) acrylate, the molecular weight of the poly (ethylene glycol) unit is 1000 g / mol or less. In certain embodiments, the first monomer is poly (ethylene glycol) methyl ether (meth) acrylate. In certain embodiments, the first monomer is hydroxyethyl (meth) acrylate. In some embodiments where the first monomer having a stopper group is an aromatic vinyl monomer, the aromatic vinyl monomer is optionally substituted styrene, optionally substituted styrene sulfonic acid, optionally substituted. It is selected from the group consisting of vinylpyridines, optionally substituted divinylbenzenes, and any combination thereof. The term "sometimes substituted" is mentioned in the context of occasionally substituted styrene, sometimes substituted styrene sulfonic acid, sometimes substituted vinylpyridine and sometimes substituted divinylbenzene. If so, it is independently selected from the group consisting of hydrogen, C1-C10 alkyl, C1-C10 heteroalkyl, C1-C10 haloalkyl, C1-C10 alkoxy, CN, nitro, halogen (F, Cl, Br, I) and the like. Represents one or more substituents to be made. In one embodiment, the aromatic vinyl monomer is 4- (trifluoromethyl) styrene. When α, ω-bis (meth) acrylate is used, in embodiments, the α, ω-bis (meth) acrylate is ethylene glycol, oligoethylene glycol, poly (ethylene glycol), bisphenol A and any of them. Α, ω-bis (meth) glycolate of the mixture of. When the α, ω-bis (meth) acrylate is a poly (ethylene glycol) α, ω-bis (meth) acrylate, the molecular weight of the poly (ethylene glycol) unit is preferably 3000 g / mol or less. More preferably, when the α, ω-bis (meth) acrylate is a poly (ethylene glycol) α, ω-bis (meth) acrylate, the molecular weight of the poly (ethylene glycol) unit is 1000 g / mol or less.
本明細書に記載されるポリロタキサンに関して、また、第二のモノマーが実質的に線形な構造を有するコポリマーの区画を形成可能である限りは、第二のモノマーは特に限定されない。それ故、第二のモノマーは、実質的に線形なモノマーであってよい。上述した通り、用語「実質的に線形な」は、このような区画が分岐していることを排除しない(環状分子が回転可能でありかつ該区画に沿った可動性を発揮するように、実質的に線形な構造を有する区画が環状分子を貫通できる限りは)。その結果として、分岐が環状分子の回転性及びコポリマーに沿った環状分子の可動性を防止しない限りは、第二のモノマーは、分岐していてよく、好ましくはわずかに分岐していてよい。好ましくは、第二のモノマーは、ビニルモノマーである。より好ましくは、ストッパー基を有する第一のモノマー及び第二のモノマーは共に、ビニルモノマーである。好ましくは、本明細書に開示される方法のいずれか1つにおいて、第二のモノマーは、120g/mol以下、より好ましくは110g/mol以下の分子量を有する。 With respect to the polyrotaxans described herein, and as long as the second monomer can form a compartment of the copolymer having a substantially linear structure, the second monomer is not particularly limited. Therefore, the second monomer may be a substantially linear monomer. As mentioned above, the term "substantially linear" does not preclude the branching of such compartments (so that the cyclic molecule is rotatable and exhibits mobility along the compartment). As long as a compartment with a linear structure can penetrate the cyclic molecule). As a result, the second monomer may be branched, preferably slightly branched, as long as the branch does not prevent the rotation of the cyclic molecule and the mobility of the cyclic molecule along the copolymer. Preferably, the second monomer is a vinyl monomer. More preferably, both the first monomer and the second monomer having a stopper group are vinyl monomers. Preferably, in any one of the methods disclosed herein, the second monomer has a molecular weight of 120 g / mol or less, more preferably 110 g / mol or less.
本明細書に記載されるポリロタキサンにおいて、第二のモノマーは、非イオン性モノマーである。幾つかの実施態様において、第二のモノマーは、疎水性モノマー、特に、非イオン性の疎水性モノマーである。ポリロタキサンのいずれか1つの文脈において本明細で言及される場合、用語「疎水性モノマー」は、水中で不溶性であるか又は水中で単に難溶性であるモノマーを表す。本明細書に記載されるポリロタキサンの目的のために、疎水性モノマーは、好ましくは、20℃の水中で、20g/l未満、より好ましくは10g/l未満、さらにより好ましくは5g/l未満、そして、最も好ましくは2g/l未満の溶解度を有する。疎水性モノマーは、シクロデキストリン又はシクロデキストリン誘導体が使用される場合に特に好ましい。幾つかの実施態様において、第二のモノマーは、120g/mol未満の分子量を有するビニルモノマーの群より選択される。好ましくは、第二のモノマーは、110g/molより小さい分子量を有するビニルモノマーの群より選択される。追加的に又は代替的に、幾つかの実施態様において、第二のモノマーは、1,3−ジエン、1,3,5−トリエン、(メタ)アクリラート、ビニルエステル、ビニル−エーテル、(メタ)アクリロニトリル、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリルアミド、及びそれらの任意の組み合わせからなるビニルモノマーの群より選択される。第二のモノマーが1,3−ジエンである場合、前記1,3−ジエンは、好ましくは、1,3−ブタジエン、1,3−ブタジエンの誘導体、イソプレン、及びそれらの任意の組み合わせから選択される。それ故、1つの実施態様において、1,3−ブタジエンが使用される。1つの実施態様において、イソプレンが使用される。別の実施態様において、1,3−ブタジエン及びイソプレンが組み合わせて使用される。1つの実施態様において、1,3−ジエンは、ジメチルブタジエンである。第二のモノマーがビニルエステルである場合、幾つかの実施態様において、ビニルエステルは、酢酸ビニルである。第二のモノマーがビニルエーテルである場合、幾つかの実施態様において、前記ビニルエーテルは、メチル−ビニルエーテルである。第二のモノマーが(メタ)アクリラートである場合、前記(メタ)アクリラートは、メチルアクリラート、メチルメタクリラート及びそれらの任意の組み合わせからなる群より選択される。それ故、1つの実施態様において、第二のモノマーは、メチルアクリラートである。1つの実施態様において、第二のモノマーは、メチルメタクリラートである。別の実施態様において、メチルアクリラート及びメチルメタクリラートが組み合わせて使用される。 In the polyrotaxans described herein, the second monomer is a nonionic monomer. In some embodiments, the second monomer is a hydrophobic monomer, especially a nonionic hydrophobic monomer. As used herein in the context of any one of the polyrotaxans, the term "hydrophobic monomer" refers to a monomer that is insoluble in water or simply sparingly soluble in water. For the purposes of the polyrotaxans described herein, the hydrophobic monomers are preferably less than 20 g / l, more preferably less than 10 g / l, even more preferably less than 5 g / l in water at 20 ° C. And most preferably it has a solubility of less than 2 g / l. Hydrophobic monomers are particularly preferred when cyclodextrins or cyclodextrin derivatives are used. In some embodiments, the second monomer is selected from the group of vinyl monomers having a molecular weight of less than 120 g / mol. Preferably, the second monomer is selected from the group of vinyl monomers having a molecular weight less than 110 g / mol. Additional or alternative, in some embodiments, the second monomer is 1,3-diene, 1,3,5-triene, (meth) acrylate, vinyl ester, vinyl-ether, (meth). It is selected from the group of vinyl monomers consisting of acrylonitrile, (meth) acrylic acid, (meth) acrylamide, and any combination thereof. When the second monomer is 1,3-diene, the 1,3-diene is preferably selected from 1,3-butadiene, derivatives of 1,3-butadiene, isoprene, and any combination thereof. To. Therefore, in one embodiment, 1,3-butadiene is used. In one embodiment, isoprene is used. In another embodiment, 1,3-butadiene and isoprene are used in combination. In one embodiment, 1,3-diene is dimethyl butadiene. When the second monomer is a vinyl ester, in some embodiments the vinyl ester is vinyl acetate. When the second monomer is a vinyl ether, in some embodiments, the vinyl ether is a methyl-vinyl ether. When the second monomer is (meth) acrylate, the (meth) acrylate is selected from the group consisting of methylacryllate, methylmethacrylate and any combination thereof. Therefore, in one embodiment, the second monomer is methylacryllate. In one embodiment, the second monomer is methylmethacrylate. In another embodiment, methylacryllate and methylmethacrylate are used in combination.
疎水性モノマーを第二のモノマーとして使用してよいので、実施態様によれば、本明細書に記載される任意のポリロタキサンの非イオン性コポリマーは、疎水性コポリマーであってよい。本開示の目的のために、「疎水性コポリマー」は、各々コポリマーの構造単位の総量100mol%を基準として、少なくとも60mol%の疎水性モノマーから誘導される構造単位、好ましくは少なくとも70mol%の疎水性モノマーから誘導される構造単位、より好ましくは少なくとも80mol%の疎水性モノマーから誘導される構造単位、さらにより好ましくは少なくとも90mol%の疎水性モノマーから誘導される構造単位、そして、最も好ましくは少なくとも95mol%の疎水性モノマーから誘導される構造単位を含むコポリマーと定義してよい。この文脈において、用語「疎水性モノマー」は、上の通りに、すなわち水中で不溶性であるか又は水中で難溶性であるモノマーと定義される。好ましくは、疎水性モノマーは、20℃の水中で、20g/l未満、より好ましくは10g/l未満、さらにより好ましくは5g/l未満、そして、最も好ましくは2g/l未満の溶解度を有する。疎水性モノマーのこれらの定義は、ストッパー基を有する第一のモノマー及び第二のモノマーの両方に適用してよい。シクロデキストリン及び/又はシクロデキストリン誘導体が使用される場合、本明細書に記載されるポリロタキサンのコポリマーが疎水性コポリマーであることが好ましい。シクロデキストリン及びシクロデキストリン誘導体は、疎水性キャビティを有し、そのため、シクロデキストリン及び/又はシクロデキストリン誘導体を疎水性コポリマー上へ通すことは、コポリマーと環状分子との間で小さな相互作用しかもたらさない。そのような小さな相互作用に起因して、環状分子の回転性及びコポリマー鎖に沿った可動性は、大きく妨害されることはない。 According to embodiments, the nonionic copolymer of any polyrotaxane described herein may be a hydrophobic copolymer, as the hydrophobic monomer may be used as the second monomer. For the purposes of the present disclosure, "hydrophobic copolymers" are structural units derived from at least 60 mol% hydrophobic monomers, preferably at least 70 mol% hydrophobic, based on a total of 100 mol% of the total structural units of each copolymer. Structural units derived from monomers, more preferably at least 80 mol% of hydrophobic monomers, even more preferably at least 90 mol% of hydrophobic monomers, and most preferably at least 95 mol. May be defined as a copolymer containing structural units derived from% hydrophobic monomers. In this context, the term "hydrophobic monomer" is defined as above, ie, a monomer that is insoluble in water or sparingly soluble in water. Preferably, the hydrophobic monomer has a solubility of less than 20 g / l, more preferably less than 10 g / l, even more preferably less than 5 g / l, and most preferably less than 2 g / l in water at 20 ° C. These definitions of hydrophobic monomers may apply to both the first and second monomers having a stopper group. When cyclodextrin and / or cyclodextrin derivatives are used, it is preferred that the polyrotaxane copolymers described herein are hydrophobic copolymers. Cyclodextrins and cyclodextrin derivatives have hydrophobic cavities, so passing cyclodextrin and / or cyclodextrin derivatives over hydrophobic copolymers results in only small interactions between the copolymers and cyclic molecules. Due to such small interactions, the rotatability of the cyclic molecule and its mobility along the copolymer chain are not significantly impaired.
本明細書に開示されるポリロタキサンのいずれか1つのある好ましい実施態様において、ストッパー基を有する第一のモノマーは、ポリ(エチレングリコール)メチルエーテルメタクリラートであり、第二のモノマーは、イソプレンであり、そして、環状分子は、シクロデキストリン、シクロデキストリン誘導体及びそれらの任意の組み合わせから選択される。好ましくは、この実施態様において、環状分子は、ランダムにメチル化されたβ−シクロデキストリン(RAMEB)である。さらに、この実施態様において、ランダムにメチル化されたβ−シクロデキストリン(RAMEB)及び2−ヒドロキシ−3−N,N,N−トリメチルアミノ)プロピル−β−シクロデキストリンクロリド(陽イオン性環状分子)を組み合わせて使用してよい。モノマー及び環状分子のこれらの組み合わせを、コポリマーがランダムコポリマーである本明細書に記載される任意のポリロタキサン中に使用してよい。モノマー及び環状分子のこの組み合わせを有するポリロタキサンは、水溶性であり、かつ、例えばテトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシド又はクロロホルムなどの有機溶媒中で可溶性又は分散性であることが見いだされている。 In one preferred embodiment of any one of the polyrotaxans disclosed herein, the first monomer having a stopper group is poly (ethylene glycol) methyl ether methacrylate and the second monomer is isoprene. , And the cyclic molecule is selected from cyclodextrin, cyclodextrin derivatives and any combination thereof. Preferably, in this embodiment, the cyclic molecule is a randomly methylated β-cyclodextrin (RAMEB). In addition, in this embodiment, randomly methylated β-cyclodextrin (RAMEB) and 2-hydroxy-3-N, N, N-trimethylamino) propyl-β-cyclodextrin chloride (cationic cyclic molecule). May be used in combination. These combinations of monomers and cyclic molecules may be used in any of the polyrotaxans described herein where the copolymer is a random copolymer. Polyrotaxanes with this combination of monomers and cyclic molecules have been found to be water soluble and soluble or dispersible in organic solvents such as tetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide or chloroform.
本明細書に記載される通りのポリロタキサンのいずれか1つの別の好ましい実施態様において、ストッパー基を有する第一のモノマーは、スチレンであり、第二のモノマーは、イソプレンであり、そして、環状分子は、シクロデキストリン、シクロデキストリン誘導体及びそれらの任意の組み合わせから選択される。好ましくは、この実施態様において、環状分子は、ランダムにメチル化されたβ−シクロデキストリン(RAMEB)である。モノマー及び環状分子のこの組み合わせを、コポリマーがランダムコポリマーである本明細書に記載される任意のポリロタキサン中に使用してよい。モノマー及び環状分子のこの組み合わせを有するポリロタキサンは、例えばテトラヒドロフラン又はクロロホルムなどの有機溶媒中で可溶性であることが見いだされている。 In another preferred embodiment of any one of the polyrotaxans as described herein, the first monomer having a stopper group is styrene, the second monomer is isoprene, and the cyclic molecule. Is selected from cyclodextrin, cyclodextrin derivatives and any combination thereof. Preferably, in this embodiment, the cyclic molecule is a randomly methylated β-cyclodextrin (RAMEB). This combination of monomer and cyclic molecule may be used in any of the polyrotaxans described herein where the copolymer is a random copolymer. Polyrotaxanes with this combination of monomers and cyclic molecules have been found to be soluble in organic solvents such as tetrahydrofuran or chloroform.
本明細書に開示されるポリロタキサンのいずれか1つの別の好ましい実施態様において、ストッパー基を有する第一のモノマーは、ミルセンであり、第二のモノマーは、イソプレンであり、そして、環状分子は、シクロデキストリン、シクロデキストリン誘導体及びそれらの任意の組み合わせから選択される。好ましくは、この実施態様において、環状分子は、ランダムにメチル化されたβ−シクロデキストリン(RAMEB)である。モノマー及び環状分子のこの組み合わせを、コポリマーがランダムコポリマー又はブロックコポリマーである本明細書に記載される任意のポリロタキサン中に使用してよい。モノマー及び環状分子のこの組み合わせを有するポリロタキサンは、例えばテトラヒドロフラン又はクロロホルムなどの有機溶媒中で可溶性であることが見いだされている。 In another preferred embodiment of any one of the polyrotaxans disclosed herein, the first monomer having a stopper group is myrcene, the second monomer is isoprene, and the cyclic molecule is. It is selected from cyclodextrin, cyclodextrin derivatives and any combination thereof. Preferably, in this embodiment, the cyclic molecule is a randomly methylated β-cyclodextrin (RAMEB). This combination of monomers and cyclic molecules may be used in any of the polyrotaxans described herein where the copolymer is a random copolymer or a block copolymer. Polyrotaxanes with this combination of monomers and cyclic molecules have been found to be soluble in organic solvents such as tetrahydrofuran or chloroform.
本明細書に記載される通りのポリロタキサンのいずれか1つの別の好ましい実施態様において、ストッパー基を有する第一のモノマーは、ポリ(エチレングリコール)モノメタクリラート(PEGMA)であり、第二のモノマーは、イソプレンであり、そして、環状分子は、シクロデキストリン、シクロデキストリン誘導体及びそれらの任意の組み合わせから選択される。好ましくは、この実施態様において、環状分子は、ランダムにメチル化されたβ−シクロデキストリン(RAMEB)である。モノマー及び環状分子のこの組み合わせを、コポリマーがランダムコポリマーである本明細書に記載される任意のポリロタキサン中に使用してよい。モノマー及び環状分子のこの組み合わせを有するポリロタキサンは、水中及び有機溶媒(例えば、テトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシド又はクロロホルムなど)中で可溶性ことが見いだされている。 In another preferred embodiment of any one of the polyrotaxans as described herein, the first monomer having a stopper group is a poly (ethylene glycol) monomethacrylate (PEGMA) and the second monomer. Is isoprene, and the cyclic molecule is selected from cyclodextrins, cyclodextrin derivatives and any combination thereof. Preferably, in this embodiment, the cyclic molecule is a randomly methylated β-cyclodextrin (RAMEB). This combination of monomer and cyclic molecule may be used in any of the polyrotaxans described herein where the copolymer is a random copolymer. Polyrotaxanes with this combination of monomers and cyclic molecules have been found to be soluble in water and in organic solvents such as tetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide or chloroform.
本明細書に記載される通りのポリロタキサンのいずれか1つの別の好ましい実施態様において、ストッパー基を有する第一のモノマーは、スチレンであり、第二のモノマーは、メチルアクリラートであり、そして、環状分子は、シクロデキストリン、シクロデキストリン誘導体及びそれらの任意の組み合わせから選択される。好ましくは、この実施態様において、環状分子は、ランダムにメチル化されたβ−シクロデキストリン(RAMEB)である。モノマー及び環状分子のこの組み合わせを、コポリマーがランダムコポリマーである本明細書に記載される任意のポリロタキサン中に使用してよい。 In another preferred embodiment of any one of the polyrotaxans as described herein, the first monomer having a stopper group is styrene, the second monomer is methylacrylate, and The cyclic molecule is selected from cyclodextrin, cyclodextrin derivatives and any combination thereof. Preferably, in this embodiment, the cyclic molecule is a randomly methylated β-cyclodextrin (RAMEB). This combination of monomer and cyclic molecule may be used in any of the polyrotaxans described herein where the copolymer is a random copolymer.
本明細書に記載される通りのポリロタキサンのいずれか1つの別の好ましい実施態様において、ストッパー基を有する第一のモノマーは、ポリ(エチレングリコール)メチルエーテルメタクリラートであり、第二のモノマーは、ジメチルブタジエンであり、そして、環状分子は、シクロデキストリン、シクロデキストリン誘導体及びそれらの任意の組み合わせから選択される。好ましくは、この実施態様において、環状分子は、ランダムにメチル化されたβ−シクロデキストリン(RAMEB)である。モノマー及び環状分子のこの組み合わせを、コポリマーがランダムコポリマーである本明細書に記載される任意のポリロタキサン中に使用してよい。 In another preferred embodiment of any one of the polyrotaxans as described herein, the first monomer having a stopper group is a poly (ethylene glycol) methyl ether methacrylate and the second monomer is. It is dimethyl butadiene, and the cyclic molecule is selected from cyclodextrin, cyclodextrin derivatives and any combination thereof. Preferably, in this embodiment, the cyclic molecule is a randomly methylated β-cyclodextrin (RAMEB). This combination of monomer and cyclic molecule may be used in any of the polyrotaxans described herein where the copolymer is a random copolymer.
本明細書に記載される通りのポリロタキサンのいずれか1つの別の好ましい実施態様において、ストッパー基を有する第一のモノマーは、ヒドロキシエチルメタクリラートであり、第二のモノマーは、イソプレンであり、そして、環状分子は、シクロデキストリン、シクロデキストリン誘導体及びそれらの任意の組み合わせから選択される。好ましくは、この実施態様において、環状分子は、β−シクロデキストリンである。モノマー及び環状分子のこの組み合わせを、コポリマーがランダムコポリマーである本明細書に記載される任意のポリロタキサン中に使用してよい。 In another preferred embodiment of any one of the polyrotaxans as described herein, the first monomer having a stopper group is hydroxyethyl methacrylate, the second monomer is isoprene, and , The cyclic molecule is selected from cyclodextrin, cyclodextrin derivatives and any combination thereof. Preferably, in this embodiment, the cyclic molecule is β-cyclodextrin. This combination of monomer and cyclic molecule may be used in any of the polyrotaxans described herein where the copolymer is a random copolymer.
本明細書に記載される通りのポリロタキサンのいずれか1つの別の好ましい実施態様において、ストッパー基を有する第一のモノマーは、ポリ(エチレングリコール)メチルエーテルメタクリラートであり、第二のモノマーは、イソプレンであり、そして、環状分子は、ヒドロキシプロピル化(hydroxyproylated)シクロデキストリンである。好ましくは、この実施態様において、環状分子は、ヒドロキシプロピル−β−シクロデキストリンである。モノマー及び環状分子のこの組み合わせを、コポリマーがランダムコポリマーである本明細書に記載される任意のポリロタキサン中に使用してよい。 In another preferred embodiment of any one of the polyrotaxans as described herein, the first monomer having a stopper group is poly (ethylene glycol) methyl ether methacrylate, and the second monomer is. It is an isoprene, and the cyclic molecule is a hydroxyproylated cyclodextrin. Preferably, in this embodiment, the cyclic molecule is hydroxypropyl-β-cyclodextrin. This combination of monomer and cyclic molecule may be used in any of the polyrotaxans described herein where the copolymer is a random copolymer.
ポリロタキサンを調製する任意の方法に対して言及される本明細書に記載される任意の実施態様、特徴、定義などはまた、本明細書に記載される任意のポリロタキサンにも準用する。同様にして、任意のポリロタキサンに対して言及される本明細書に記載される任意の実施態様、特徴、定義なども本明細書に記載されるポリロタキサンを調製する任意の方法に準用する。 Any embodiments, features, definitions, etc. described herein that are referred to for any method of preparing polyrotaxane are also applicable mutatis mutandis to any polyrotaxane described herein. Similarly, any embodiments, features, definitions, etc. described herein that are referred to for any polyrotaxan also apply mutatis mutandis to any method of preparing the polyrotaxane described herein.
利点として、本発明のポリロタキサンは、水中又は有機溶媒(テトラヒドロフラン、ジクロロメタン、クロロホルム、酢酸エチル及びアセトンなどの工業において使用される)中で可溶性又は分散性である。そのため、種々の用途に向けたポリロタキサンの処理を容易に達成することができる。 As an advantage, the polyrotaxanes of the present invention are soluble or dispersible in water or in organic solvents (used in industries such as tetrahydrofuran, dichloromethane, chloroform, ethyl acetate and acetone). Therefore, the treatment of polyrotaxane for various uses can be easily achieved.
幾つかの実施態様において、ポリロタキサンは、水中に分散されて、水性分散液を形成する。したがって、本発明はまた、水中に分散された本発明のポリロタキサンを含む水性分散液に関する。ある実施態様において、分散されたポリロタキサンの粒径は、5μm以下である。 In some embodiments, the polyrotaxane is dispersed in water to form an aqueous dispersion. Therefore, the present invention also relates to an aqueous dispersion containing the polyrotaxane of the present invention dispersed in water. In certain embodiments, the dispersed polyrotaxane has a particle size of 5 μm or less.
幾つかの実施態様において、ポリロタキサンは、水に溶解されて、水溶液を形成する。したがって、本発明はまた、水に溶解された本発明のポリロタキサンを含む水溶液に関する。 In some embodiments, the polyrotaxane is dissolved in water to form an aqueous solution. Therefore, the present invention also relates to an aqueous solution containing the polyrotaxane of the present invention dissolved in water.
本発明はまた、架橋されたポリロタキサンを調製する方法であって、(a)本発明のポリロタキサンを提供する工程及び(b)前記ポリロタキサンを化学的又は物理的に架橋する工程を含む方法に関する。 The present invention also relates to a method for preparing a crosslinked polyrotaxane, which comprises (a) a step of providing the polyrotaxane of the present invention and (b) a step of chemically or physically crosslinking the polyrotaxane.
架橋されたポリロタキサンを調製する方法の幾つかの実施態様において、前記架橋は、環状分子への結合を形成可能な少なくとも2つの官能基を有する架橋剤を使用した、環状分子の架橋によるポリロタキサンの分子間架橋を含む。ある特に好ましい実施態様において、ポリロタキサンのこのような分子間架橋は、第一のコポリマー鎖上に通された第一の環状分子と別の第二のコポリマー鎖上に通された第二の環状分子との間で共有連結を形成することを含む。本明細書に記載される架橋されたポリロタキサンを調製する方法のいずれか1つにおいて、架橋を加熱下で実施してよい。架橋されたポリロタキサンを調製する方法の好ましい実施態様において、前記環状分子は、シクロデキストリン又はシクロデキストリン誘導体であり、そして、前記架橋剤は、前記シクロデキストリン又はシクロデキストリン誘導体の官能基との結合を形成可能な少なくとも2つの官能基を有する。ある好ましい実施態様において、架橋剤と反応するシクロデキストリン又はシクロデキストリン誘導体の前記官能基は、ヒドロキシル基である。幾つかの実施態様において、架橋剤は、ジイソシアナート、ブロックジイソシアナート、ジイソチオシアナート、ビスエポキシド、シアヌル酸クロリド、ジビニルスルホン、及びそれらの任意の組み合わせからなる群より選択される。ブロックジイソシアナートは、室温で安定であるが加熱の影響下で解離してイソシアナート官能性を再生するジイソシアナートから形成される反応生成物と称することができる。架橋剤がブロックジイソシアナートである場合、D.A. Wicks, Z.W. Wicks Jr, Prog. Org. Coatings 1999, 36, 148-172 に記載されているブロックジイソシアナートを使用してよい。架橋剤がビスエポキシドである場合、前記ビスエポキシドは、ビスフェノール−Aジグリシジルエーテルであってよい。しかしながら、架橋剤は、特に限定されず、そして、当業者が他の好適な架橋剤を適切に選択してよい。実施態様において、架橋されたポリロタキサンを調製する方法はゲルを提供する。特に好ましい実施態様において、ゲルは、環動ゲルである。 In some embodiments of the method of preparing a crosslinked polyrotaxane, the cross-linking is a molecule of polyrotaxane by cross-linking the cyclic molecule using a cross-linking agent having at least two functional groups capable of forming a bond to the cyclic molecule. Including cross-linking. In one particularly preferred embodiment, such intermolecular cross-linking of polyrotaxane is a first cyclic molecule threaded over the first copolymer chain and a second cyclic molecule threaded over another second copolymer chain. Includes forming a co-link with. Cross-linking may be performed under heating in any one of the methods described herein for preparing cross-linked polyrotaxanes. In a preferred embodiment of the method of preparing a crosslinked polyrotaxane, the cyclic molecule is a cyclodextrin or cyclodextrin derivative, and the crosslinking agent forms a bond with the functional group of the cyclodextrin or cyclodextrin derivative. It has at least two possible functional groups. In certain preferred embodiments, the functional group of the cyclodextrin or cyclodextrin derivative that reacts with the cross-linking agent is a hydroxyl group. In some embodiments, the cross-linking agent is selected from the group consisting of diisocyanate, block diisocyanate, diisocyanate, bisepoxide, cyanuric chloride, divinyl sulfone, and any combination thereof. Block diisocyanates can be referred to as reaction products formed from diisocyanates that are stable at room temperature but dissociate under the influence of heating to regenerate the isocyanate functionality. If the cross-linking agent is block diisocyanate, block diisocyanate described in D.A. Wicks, Z.W. Wicks Jr, Prog. Org. Coatings 1999, 36, 148-172 may be used. When the cross-linking agent is bisepoxide, the bisepoxide may be bisphenol-A diglycidyl ether. However, the cross-linking agent is not particularly limited, and those skilled in the art may appropriately select other suitable cross-linking agents. In an embodiment, the method of preparing a crosslinked polyrotaxane provides a gel. In a particularly preferred embodiment, the gel is a ring gel.
本発明はまた、本発明のポリロタキサンが化学的又は物理的に架橋されている、架橋されたポリロタキサンに関する。 The present invention also relates to a crosslinked polyrotaxane in which the polyrotaxan of the present invention is chemically or physically crosslinked.
好ましい実施態様において、架橋されたポリロタキサンは、本発明に係る本明細書に記載される架橋されたポリロタキサンを調製する任意の方法によって得ることが可能であるか又は得られる。 In a preferred embodiment, the crosslinked polyrotaxane can or is obtained by any method of preparing the crosslinked polyrotaxane described herein according to the present invention.
架橋されたポリロタキサンの幾つかの実施態様において、ポリロタキサンは、環状分子と架橋剤を介して分子間で架橋される。ある特に好ましい実施態様において、ポリロタキサンのこのような分子間架橋は、第一のコポリマー鎖上に通された第一の環状分子と別の第二のコポリマー鎖上に通された第二の環状分子との間の共有連結によって提供される。幾つかの実施態様において、環状分子は、シクロデキストリン又はシクロデキストリン誘導体であり、そして、前記架橋剤は、前記シクロデキストリン又はシクロデキストリン誘導体の官能基に結合される。ある好ましい実施態様において、架橋剤と反応するシクロデキストリン又はシクロデキストリン誘導体の官能基は、ヒドロキシル基である。幾つかの実施態様において、架橋剤は、ジイソシアナート、ブロックジイソシアナート、ジイソチオシアナート、ビスエポキシド、シアヌル酸クロリド、ジビニルスルホン、及びそれらの任意の組み合わせからなる群より選択される。架橋剤がブロックジイソシアナートである場合、D.A. Wicks, Z.W. Wicks Jr, Prog. Org. Coatings 1999, 36, 148-172 に記載されているブロックジイソシアナートを使用してよい。架橋剤がビスエポキシドである場合、前記ビスエポキシドは、ビスフェノール−Aジグリシジルエーテルであってよい。しかしながら、架橋剤は、特に限定されず、そして、当業者が他の好適な架橋剤を適切に選択してよい。 In some embodiments of crosslinked polyrotaxane, the polyrotaxane is intermolecularly crosslinked via a cyclic molecule and a crosslinking agent. In one particularly preferred embodiment, such intermolecular cross-linking of polyrotaxane is a first cyclic molecule threaded over the first copolymer chain and a second cyclic molecule threaded over another second copolymer chain. Provided by a shared connection with. In some embodiments, the cyclic molecule is a cyclodextrin or cyclodextrin derivative, and the cross-linking agent is attached to the functional group of the cyclodextrin or cyclodextrin derivative. In certain preferred embodiments, the functional group of the cyclodextrin or cyclodextrin derivative that reacts with the cross-linking agent is a hydroxyl group. In some embodiments, the cross-linking agent is selected from the group consisting of diisocyanate, block diisocyanate, diisocyanate, bisepoxide, cyanuric chloride, divinyl sulfone, and any combination thereof. If the cross-linking agent is block diisocyanate, block diisocyanate described in D.A. Wicks, Z.W. Wicks Jr, Prog. Org. Coatings 1999, 36, 148-172 may be used. When the cross-linking agent is bisepoxide, the bisepoxide may be bisphenol-A diglycidyl ether. However, the cross-linking agent is not particularly limited, and those skilled in the art may appropriately select other suitable cross-linking agents.
幾つかの実施態様において、架橋されたポリロタキサンは、ゲルである。これに関して、架橋されたポリロタキサンは、物理ゲル又は化学ゲルを形成し得る。当業者に公知である通り、物理ゲルは、例えばイオン相互作用、疎水性相互作用、水素結合、微結晶形成、ヘリックス形成などの、ポリマー間の物理的引力作用に起因して生じ得る非共有架橋接合を有する。その一方で、化学ゲルでは、架橋は、共有結合を通して提供される。 In some embodiments, the crosslinked polyrotaxane is a gel. In this regard, the crosslinked polyrotaxane can form a physical or chemical gel. As is known to those skilled in the art, physical gels are non-covalently crosslinked due to physical gravitational effects between polymers such as ion interactions, hydrophobic interactions, hydrogen bonds, microcrystal formation, helix formation, etc. Has a joint. On the other hand, in chemical gels, cross-linking is provided through covalent bonds.
特に好ましい実施態様において、架橋されたポリロタキサンは、環動ゲルである。環動ゲルではポリマー鎖が位相的に連結されるので、環動ゲルは物理ゲル及び化学ゲルとは異なる。環動ゲルでは、ほぼ環状分子だけが架橋されるが、コポリマー鎖は架橋されないか又はわずかに架橋されるだけである。より具体的には、本発明の実施態様に係る環動ゲルの形成及び環動ゲルを図式的に描写している図2から分かるように、環動ゲルは、第一のコポリマー鎖上に通された第一の環状分子が別の第二のコポリマー鎖上に通された第二の環状分子に共有連結されたアーキテクチャを示す。このような架橋によって、互いに共有連結された2つの環状分子は、8の字形に似た形状を示す。環状分子だけが架橋されるので、架橋は、コポリマー鎖に沿って自由に移動可能であり、そのためポリマーネットワーク中で自由に移動することができる。結果として、環状分子を貫通するコポリマー鎖の張力は、滑車と同様に均等化される。この効果は、引張変形に対してコポリマー鎖中の張力を自動的に分散させ、そのため亀裂又は欠陥を引き起こしにくい。環動ゲルの概念は、例えば、K. Ito, Polym. J. (Tokyo, Jpn.) 2007, 39, 489-499 に記載されている。 In a particularly preferred embodiment, the crosslinked polyrotaxane is a ring gel. Ringing gels differ from physical and chemical gels because the polymer chains are phase-linked in the ringing gel. In ring gels, almost only cyclic molecules are cross-linked, but copolymer chains are not or only slightly cross-linked. More specifically, as can be seen from FIG. 2, which graphically depicts the formation of the ring gel and the ring gel according to the embodiment of the present invention, the ring gel is passed over the first copolymer chain. Demonstrates an architecture in which the first cyclic molecule is co-linked to a second cyclic molecule threaded over another second copolymer chain. By such cross-linking, the two cyclic molecules co-linked to each other exhibit a shape resembling a figure eight. Since only the cyclic molecule is cross-linked, the cross-link is freely mobile along the copolymer chain and thus is free to move in the polymer network. As a result, the tension of the copolymer chain penetrating the cyclic molecule is equalized as in the pulley. This effect automatically disperses the tension in the copolymer chain against tensile deformation and is therefore less likely to cause cracks or defects. The concept of ring gel is described, for example, in K. Ito, Polym. J. (Tokyo, Jpn.) 2007, 39, 489-499.
架橋されたポリロタキサンを調製する任意の方法に対して言及される本明細書に記載される任意の実施態様、特徴、定義などはまた、本明細書に記載される任意の架橋されたポリロタキサンにも準用する。同様にして、任意の架橋されたポリロタキサンに対して言及される本明細書に記載される任意の実施態様、特徴、定義なども本明細書に記載される架橋されたポリロタキサンを調製する任意の方法に準用する。 Any embodiments, features, definitions, etc. described herein that are referred to for any method of preparing a crosslinked polyrotaxane are also referred to in any crosslinked polyrotaxane described herein. Apply mutatis mutandis. Similarly, any method, feature, definition, etc. described herein that is referred to for any cross-linked polyrotaxane is also any method of preparing the cross-linked polyrotaxane described herein. Applies mutatis mutandis to.
本明細書に開示されるポリロタキサン及び架橋されたポリロタキサンを、自己修復材料として、カプセル化のため、薬物送達のため、溶液、分散液又は混成材料の調製のために、接着剤として、及び表面コーティング剤として使用してよい。 The polyrotaxane and crosslinked polyrotaxane disclosed herein are used as self-healing materials, for encapsulation, for drug delivery, for the preparation of solutions, dispersions or mixed materials, as adhesives, and for surface coatings. It may be used as an agent.
したがって、また、本発明によって包含されるのは、自己修復材料としての本明細書に開示される通りのポリロタキサンの使用である。加えて、本発明はまた、自己修復材料としての本明細書に開示される通りの架橋されたポリロタキサンの使用に関する。したがって、本発明はまた、自己修復表面コーティングを有する表面を提供する方法であって、(a)表面を提供する工程、並びに(b)該表面に本明細書に開示されるポリロタキサン及び/又は架橋されたポリロタキサンをコーティングして、自己修復表面コーティングを有する表面を提供する工程を含む方法に関する。自己修復材料としての適用のために、ポリロタキサンが環動ゲルであることが特に好ましい。該表面は、特に限定されず、かつ、例えば、表面は、金属表面、ガラス表面、セラミック表面、木材表面などであってよい。これに関して、用語「自己修復」は、機械的衝撃によって引き起こされた損傷をヒトの介入なしに修復する材料の能力を指す。自己修復特性は、例えば、塗料及び接着剤において有用である。このような塗料及び接着剤は、例えば、耐洗車性、耐チッピング性、耐衝撃性及び耐候性を必要とする自動推進車両にだけでなく、家庭電気製品用の塗料、樹脂基材などにも使用され得る。 Therefore, also included by the present invention is the use of polyrotaxane as disclosed herein as a self-healing material. In addition, the invention also relates to the use of crosslinked polyrotaxane as disclosed herein as a self-healing material. Accordingly, the present invention is also a method of providing a surface having a self-healing surface coating, wherein (a) the steps of providing the surface and (b) the polyrotaxane and / or cross-linking disclosed herein on the surface. The present invention relates to a method comprising a step of coating a crosslinked polyrotaxane to provide a surface having a self-healing surface coating. For application as a self-healing material, it is particularly preferred that polyrotaxane is a ring gel. The surface is not particularly limited, and for example, the surface may be a metal surface, a glass surface, a ceramic surface, a wood surface, or the like. In this regard, the term "self-healing" refers to the ability of a material to repair damage caused by mechanical impact without human intervention. Self-healing properties are useful, for example, in paints and adhesives. Such paints and adhesives are used not only for automatic propulsion vehicles that require car wash resistance, chipping resistance, impact resistance and weather resistance, but also for paints for home electric appliances, resin substrates and the like. Can be used.
本発明は、さらに、カプセル化のための本明細書に開示される通りのポリロタキサンの使用に関する。また、本発明は、カプセル化のための本明細書に開示される通りの架橋されたポリロタキサンの使用に関する。したがって、本発明はまた、材料をポリロタキサンでカプセル化する方法であって、(a)カプセル化されるべき材料を提供する工程、並びに(b)該材料を本明細書に開示されるポリロタキサン及び/又は架橋されたポリロタキサンを使用してカプセル化して、カプセル化された材料を提供する工程を含む方法に関する。実施態様において、前記ポリロタキサン又は架橋されたポリロタキサンは、薬学的に活性な薬剤のカプセル化に使用される。これは、カプセル化されるべき材料が薬学的に活性な薬剤であることを意味する。ポリロタキサン又は架橋されたポリロタキサンによってカプセル化されるべき薬学的に活性な薬剤は、特に限定されない。例えば、実施態様において、薬学的に活性な薬剤は、疎水性薬物、ステロイド薬、抗癌薬、及びそれらの任意の組み合わせからなる群より選択される。 The present invention further relates to the use of polyrotaxane as disclosed herein for encapsulation. The present invention also relates to the use of crosslinked polyrotaxanes for encapsulation as disclosed herein. Accordingly, the present invention is also a method of encapsulating a material with polyrotaxane, wherein (a) a step of providing the material to be encapsulated, and (b) the polyrotaxane and / / the material disclosed herein. Alternatively, the present invention relates to a method including a step of encapsulating using crosslinked polyrotaxane to provide an encapsulated material. In embodiments, the polyrotaxane or crosslinked polyrotaxane is used for encapsulation of a pharmaceutically active agent. This means that the material to be encapsulated is a pharmaceutically active agent. The pharmaceutically active agent to be encapsulated with polyrotaxane or crosslinked polyrotaxane is not particularly limited. For example, in embodiments, the pharmaceutically active agent is selected from the group consisting of hydrophobic drugs, steroidal drugs, anti-cancer drugs, and any combination thereof.
さらに、本発明は、薬学的に活性な薬剤のための担体としての本明細書に記載される通りのポリロタキサンの使用に関する。同様に、本発明はまた、薬学的に活性な薬剤のための担体としての本明細書に記載される通りの架橋されたポリロタキサンの使用に関する。ポリロタキサン又は架橋されたポリロタキサンによってカプセル化されるべき薬学的に活性な薬剤は、特に限定されない。例えば、実施態様において、薬学的に活性な薬剤は、疎水性薬物、ステロイド薬、抗癌薬、及びそれらの任意の組み合わせからなる群より選択される。 Furthermore, the present invention relates to the use of polyrotaxane as described herein as a carrier for pharmaceutically active agents. Similarly, the invention also relates to the use of crosslinked polyrotaxane as described herein as a carrier for pharmaceutically active agents. The pharmaceutically active agent to be encapsulated with polyrotaxane or crosslinked polyrotaxane is not particularly limited. For example, in embodiments, the pharmaceutically active agent is selected from the group consisting of hydrophobic drugs, steroidal drugs, anti-cancer drugs, and any combination thereof.
本発明はまた、ポリロタキサンで表面をコーティングする方法であって、本明細書に記載される通りのポリロタキサンを含有する溶液又は分散液を該表面にコーティングすることを含む方法に関する。幾つかの実施態様において、コーティングは、浸漬、スピンコーティング、噴霧、及び/又は噴霧コーティングを使用して実施される。好ましくは、コーティングは、水中又は有機溶媒中のポリロタキサンの分散液又は溶液を使用して実施される。コーティングされるべき表面は、特に限定されない。例えば、コーティングされるべき表面は、金属表面、ガラス表面、セラミック表面、木材表面などであってよい。このような方法を、例えば、ポリロタキサンの自己修復コーティングを表面に適用するために使用することができる。本明細書に記載されるポリロタキサンを含むコーティング剤は、例えば、接着及び摩擦を制御するための並びに耐引掻性を提供するための腐食阻害剤として有用である。 The present invention also relates to a method of coating a surface with polyrotaxane, which comprises coating the surface with a solution or dispersion containing polyrotaxane as described herein. In some embodiments, the coating is carried out using dipping, spin coating, spraying, and / or spray coating. Preferably, the coating is carried out using a dispersion or solution of polyrotaxane in water or in an organic solvent. The surface to be coated is not particularly limited. For example, the surface to be coated may be a metal surface, a glass surface, a ceramic surface, a wood surface, or the like. Such methods can be used, for example, to apply a self-healing coating of polyrotaxane to the surface. The coating agents containing polyrotaxane described herein are useful, for example, as corrosion inhibitors for controlling adhesion and friction and for providing scratch resistance.
また、本発明によって包含されるのは、接着剤としての本明細書に記載される通りの架橋されたポリロタキサンの使用である。好ましくは、架橋されたポリロタキサンが接着剤として使用される場合、架橋されたポリロタキサンは、ゲルである。 Also included by the present invention is the use of crosslinked polyrotaxane as described herein as an adhesive. Preferably, if the crosslinked polyrotaxane is used as an adhesive, the crosslinked polyrotaxane is a gel.
本発明は、さらに、金属粒子及び/又は金属酸化物粒子と本明細書に記載される通りのポリロタキサンとを含む分散液に関する。幾つかの実施態様において、金属粒子及び/又は金属酸化物粒子は、ナノ粒子である。 The present invention further relates to a dispersion containing metal particles and / or metal oxide particles and polyrotaxane as described herein. In some embodiments, the metal particles and / or metal oxide particles are nanoparticles.
また、本発明は、金属粒子及び/又は金属酸化物粒子と本明細書に記載される通りのポリロタキサンとから構成される複合体に関する。幾つかの実施態様において、金属粒子及び/又は金属酸化物粒子は、ナノ粒子である。 The present invention also relates to a complex composed of metal particles and / or metal oxide particles and polyrotaxane as described herein. In some embodiments, the metal particles and / or metal oxide particles are nanoparticles.
本明細書において使用される場合、単数形「a」、「an」、及び「the」は、文脈上そうでないことが明確に示されない限り、複数形の指示対象を含むことに留意されるべきである。それ故、例えば、「1つの試薬(a reagent)」に対する言及は、1以上のこのような異なる試薬を含み、そして、「該方法(the method)」に対する言及は、本明細書に記載される方法を変更又は置換できる、当業者に公知の等価な工程及び方法に対する言及を含む。 As used herein, it should be noted that the singular forms "a", "an", and "the" include plural referents unless explicitly stated in the context. Is. Thus, for example, a reference to "a reagent" comprises one or more such different reagents, and a reference to "the method" is described herein. Includes references to equivalent steps and methods known to those of skill in the art that can alter or replace the method.
本開示において引用される全ての刊行物及び特許は、参照によってその全体が組み入れられる。参照によって組み入れられる材料が本明細書と矛盾する又は一致しない範囲では、本明細書は、あらゆるこのような材料に取って代わるであろう。 All publications and patents cited in this disclosure are incorporated by reference in their entirety. To the extent that the materials incorporated by reference are inconsistent or inconsistent with the specification, the specification will supersede any such material.
特に指示のない限り、一連の要素に先行する用語「少なくとも」は、その一連の全ての要素を指すものと理解されたい。当業者は、本明細書に記載される本発明の特定の実施態様に対する多数の等価物を、わずかなルーチン実験を使用して認識するか又は確認できるであろう。このような等価物は、本発明に包含されるものと意図される。 Unless otherwise indicated, the term "at least" preceding a set of elements should be understood to refer to all of the set of elements. One of ordinary skill in the art will recognize or confirm using a few routine experiments a number of equivalents to a particular embodiment of the invention described herein. Such equivalents are intended to be included in the present invention.
本明細書及び以下の特許請求の範囲を通して、文脈上そうでないことを必要としない限り、語「〜を含む(comprise)」、並びに「comprises」及び「comprising」などの変形型は、規定の整数若しくは工程又は整数若しくは工程の群の包含を意図するが、任意の他の整数若しくは工程又は整数若しくは工程の群の排除を意図しないものと理解されよう。本明細書において使用される場合、用語「〜を含む(comprising)」は、用語「〜を含有する(containing)」で置換することができ、又は、しばしば、本明細書において使用される場合、用語「〜を有する(having)」で置換することができる。 Throughout the specification and the claims below, unless contextually requires otherwise, the words "comprise" and variants such as "comprises" and "comprising" are specified integers. Alternatively, it may be understood that it is intended to include a process or integer or group of steps, but not to exclude any other integer or process or group of integers or processes. As used herein, the term "comprising" can be replaced by the term "containing", or often as used herein. It can be replaced by the term "having".
本明細書において使用される場合。「〜からなる(consisting of)」は、特許請求の範囲の要素において明示されていないあらゆる要素、工程、又は成分を排除する。本明細書において使用される場合、「〜から本質的になる(consisting essentially of)」は、特許請求の範囲の基本的かつ新規な特徴に実質的に影響を及ぼさない材料又は工程を排除しない。本明細書における各場合において、用語「〜を含む(comprising)」、「〜から本質的になる(consisting essentially of)」及び「〜からなる(consisting of)」のいずれかは、他の2つの用語のいずれかで置き換えてよい。 As used herein. "Consisting of" excludes any element, process, or component not specified in the elements of the claims. As used herein, "consisting essentially of" does not exclude materials or processes that do not substantially affect the fundamental and novel features of the claims. In each case herein, any one of the terms "comprising", "consisting essentially of" and "consisting of" is the other two. It may be replaced with any of the terms.
幾つかの文献が本明細書の本文を通して引用される。本明細書において引用される文献(全ての特許、特許出願、科学刊行物、製造業者の仕様書、使用説明書などを含む)の各々は、上記又は下記を問わず、参照によってその全体が本明細書に組み入れられる。本明細書において、本発明が先行発明によって係る開示に先行する資格を有しないことを承認するものと解釈されるべきではない。 Several references are cited throughout the text of this specification. Each of the references cited herein (including all patents, patent applications, scientific publications, manufacturer's specifications, instructions for use, etc.), whether above or below, is in its entirety by reference. Incorporated into the specification. It should not be construed herein to acknowledge that the invention is not entitled to precede such disclosure by prior invention.
以下の実施例は、本発明をさらに説明する。しかしながら、これらの実施例は、本発明の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。該実施例は、説明の目的のために含まれ、そして、本発明は、特許請求の範囲によってのみ限定される。 The following examples further illustrate the invention. However, these examples should not be construed as limiting the scope of the invention. The examples are included for illustrative purposes, and the invention is limited only by the claims.
実施例1
フリーラジカル重合を介して調製されたポリロタキサン:ポリ(イソプレン−co−PEGメチルエーテルメタクリラート)−ランダムにメチル化されたβ−シクロデキストリンポリロタキサン
過硫酸アンモニウム(ラジカル開始剤)6.50mg(0.03mmol)、ランダムにメチル化されたβ−シクロデキストリン(RAMEB、環状分子)5.90g(4.50mmol)及びポリ(エチレングリコール)メチルエーテルメタクリラート(ストッパー基を有する第一のモノマー)0.22g(0.45mmol)を脱イオン水10mLに溶解し、そして、その系に撹拌下で窒素ガスを30分間バブリングした。新しく蒸留したイソプレン(第二のモノマー、疎水性)0.45mL(0.31g、4.50mmol)の添加後、窒素フローを停止し、そして、その系を撹拌して、均質な溶液を与えた(すなわち、RAMEB/イソプレン錯体形成)。触媒量(<0.1mL)のN,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン(TMEDA)の添加によって反応を開始し、室温で数時間撹拌した。反応後、清澄な水溶液を限外濾過(10000分子量カットオフのポリエーテルスルホンメンブレン)によって精製した。凍結乾燥後に、生成物(500mg)を白色の粉末として得た。
TLC:Rf(EtOAc/MeOH 7/3 v/v)=0、遊離RAMEBの痕跡なし
1H−NMR(CDCl3, 400 MHz) δ/ppm = 5.15 − 4.95 (メチン基), 2.05 − 1.85 (メチレン基) 及び 1.75 − 1.45 ppm(メチル基)(ポリイソプレンについて), 5.00 (s, 1H, H−1), 3.65 (s, 3H, H−7), 3.40 (s, 3H, H−8), 3.95 − 3.25 (m, 5H, H−2, H−3, H−4, H−5, H−6) ppm(RAMEBについて)
旋光度測定:c=3.40mg/mL α=0.036deg
ITC:遊離RAMEB 7.5wt%
Example 1
Polyrotaxane prepared via free radical polymerization: poly (isoprene-co-PEG methyl ether methacrylate) -randomly methylated β-cyclodextrin polyrotaxane
Ammonium persulfate (radical initiator) 6.50 mg (0.03 mmol), randomly methylated β-cyclodextrin (RAMEB, cyclic molecule) 5.90 g (4.50 mmol) and poly (ethylene glycol) methyl ether methacrylate 0.22 g (0.45 mmol) of (first monomer having a stopper group) was dissolved in 10 mL of deionized water, and nitrogen gas was bubbled into the system for 30 minutes with stirring. After the addition of 0.45 mL (0.31 g, 4.50 mmol) of freshly distilled isoprene (second monomer, hydrophobic), the nitrogen flow was stopped and the system was stirred to give a homogeneous solution. (That is, RAMEB / isoprene complex formation). The reaction was initiated by the addition of a catalytic amount (<0.1 mL) of N, N, N', N'-tetramethylethylenediamine (TMEDA) and stirred at room temperature for several hours. After the reaction, a clear aqueous solution was purified by ultrafiltration (10000 molecular weight cutoff polyether sulfone membrane). After lyophilization, the product (500 mg) was obtained as a white powder.
TLC: R f (EtOAc / MeOH 7/3 v / v) = 0, no trace of free RAMEB
1 1 H-NMR (CDCl 3 , 400 MHz) δ / ppm = 5.15-4.95 (methine group), 2.05-1.85 (methylene group) and 1.75-1.45 ppm (methyl group) ) (About polyisoprene), 5.00 (s, 1H, H-1), 3.65 (s, 3H, H-7), 3.40 (s, 3H, H-8), 3.95- 3.25 (m, 5H, H-2, H-3, H-4, H-5, H-6) ppm (about RAMEB)
Optical rotation measurement: c = 3.40 mg / mL α = 0.036 deg
ITC: Free RAMEB 7.5wt%
実施例1で調製されたポリロタキサンの等温滴定カロリメトリー(ITC)研究は、試料が、イソプレンスチレンコポリマー上に通されていない遊離のランダムにメチル化されたβ−シクロデキストリン(RAMEB)をわずか6.4%含有することを示す。 In the isothermal titration calorimetry (ITC) study of polyrotaxane prepared in Example 1, the sample was only 6.4 free, randomly methylated β-cyclodextrin (RAMEB) not passed over the isoprene styrene copolymer. Indicates that it contains%.
実施例2
フリーラジカル重合を介して調製されたポリロタキサン:ポリ(イソプレン−co−スチレン)−ランダムにメチル化されたβ−シクロデキストリンポリロタキサン
過硫酸アンモニウム(ラジカル開始剤)6.50mg(0.03mmol)、ランダムにメチル化されたβ−シクロデキストリン(RAMEB、環状分子)5.90g(4.50mmol)及びスチレン(ストッパー基を有する第一のモノマー)0.046mL(0.45mmol)を脱イオン水10mLに溶解し、そして、その系に撹拌下で窒素ガスを30分間バブリングした。新しく蒸留したイソプレン(第二のモノマー、疎水性)0.45mL(0.31g、4.50mmol)の添加後、窒素フローを停止し、そして、その系を撹拌して、均質な溶液を与えた(すなわち、RAMEB/イソプレン錯体形成)。触媒量(<0.1mL)のN,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン(TMEDA)の添加によって反応を開始し、室温で数時間撹拌した。反応後、生成物を濾別し、一晩凍結乾燥させた。生成物(300mg)を白色の泡状物として得た。
TLC:Rf(EtOAc/MeOH 7/3 v/v)=0、遊離RAMEBの痕跡なし
1H−NMR(CDCl3, 400 MHz) δ/ppm = 5.15 − 4.95 (メチン基), 2.05 − 1.85 (メチレン基) 及び 1.75 − 1.45 ppm(メチル基)(ポリイソプレンについて), 5.00 (s, 1H, H−1), 3.65 (s, 3H, H−7), 3.40 (s, 3H, H−8), 3.95 − 3.25 (m, 5H, H−2, H−3, H−4, H−5, H−6) ppm(RAMEBについて) 並びに 7.10−7.50 ppm(スチレンの芳香族プロトンについて)
旋光度測定:c=0.98mg/mL α=0.007deg
ITC:遊離RAMEB 6.4wt%
Example 2
Polyrotaxane prepared via free radical polymerization: poly (isoprene-co-styrene) -randomly methylated β-cyclodextrin polyrotaxan
Ammonium persulfate (radical initiator) 6.50 mg (0.03 mmol), randomly methylated β-cyclodextrin (RAMEB, cyclic molecule) 5.90 g (4.50 mmol) and styrene (first with stopper group) 0.046 mL (0.45 mmol) of (monomer) was dissolved in 10 mL of deionized water and the system was bubbled with nitrogen gas for 30 minutes with stirring. After the addition of 0.45 mL (0.31 g, 4.50 mmol) of freshly distilled isoprene (second monomer, hydrophobic), the nitrogen flow was stopped and the system was stirred to give a homogeneous solution. (That is, RAMEB / isoprene complex formation). The reaction was initiated by the addition of a catalytic amount (<0.1 mL) of N, N, N', N'-tetramethylethylenediamine (TMEDA) and stirred at room temperature for several hours. After the reaction, the product was filtered off and lyophilized overnight. The product (300 mg) was obtained as a white foam.
TLC: R f (EtOAc / MeOH 7/3 v / v) = 0, no trace of free RAMEB
1 1 H-NMR (CDCl 3 , 400 MHz) δ / ppm = 5.15-4.95 (methine group), 2.05-1.85 (methylene group) and 1.75-1.45 ppm (methyl group) ) (About polyisoprene), 5.00 (s, 1H, H-1), 3.65 (s, 3H, H-7), 3.40 (s, 3H, H-8), 3.95- 3.25 (m, 5H, H-2, H-3, H-4, H-5, H-6) ppm (for RAMEB) and 7.10-7.50 ppm (for aromatic protons of styrene)
Optical rotation measurement: c = 0.98 mg / mL α = 0.007 deg
ITC: Free RAMEB 6.4wt%
少量(20〜50mg)のポリロタキサンをHClO4(1mM、25mL)と70℃で20時間反応させた。NaOHで酸を中和した後、得られた不溶性ポリマーを濾過によって水相から取り除き、そして、水で数回洗浄し、真空下で乾燥させた。 A small amount (20-50 mg) of polyrotaxane was reacted with HClO 4 (1 mM, 25 mL) at 70 ° C. for 20 hours. After neutralizing the acid with NaOH, the resulting insoluble polymer was removed from the aqueous phase by filtration, washed several times with water and dried under vacuum.
図3は、a)実施例2で調製されたポリロタキサンの、及びb)上記の通り調製されたポリロタキサンの加水分解によって得られた、ランダムにメチル化されたβ−シクロデキストリン(RAMEB)を貫通していない遊離イソプレンスチレンコポリマーの1H NMRスペクトルを示す。a)におけるシグナルの広がりは、ランダムにメチル化されたβ−シクロデキストリンがイソプレンスチレンコポリマー上に通されたポリロタキサン構造を示している。 FIG. 3 penetrates a randomly methylated β-cyclodextrin (RAMEB) obtained by hydrolysis of a) polyrotaxane prepared in Example 2 and b) polyrotaxane prepared as described above. not showing the 1 H NMR spectrum of free isoprene styrene copolymer. The signal spread in a) indicates a polyrotaxane structure in which randomly methylated β-cyclodextrin was passed over an isoprene styrene copolymer.
図4は、実施例2で調製されたポリロタキサンのCDCl3中のROESY NMRスペクトルを示す。強調されているクロスピークは、イソプレンスチレンコポリマーのオレフィンプロトンとランダムにメチル化されたβ−シクロデキストリン(RAMEB)のプロトンの間の相関を示しており、これは、RAMEBがコポリマー上に通されていることを示唆している。 FIG. 4 shows the ROESY NMR spectrum in CDCl 3 of the polyrotaxane prepared in Example 2. The highlighted cross-peaks show the correlation between the olefin protons of the isoprene styrene copolymer and the protons of the randomly methylated β-cyclodextrin (RAMEB), which allows the RAMEB to pass over the copolymer. It suggests that there is.
実施例3
可逆的付加開裂連鎖移動ラジカル共重合(RAFT)を介して調製された統計コポリマーポリロタキサン:ポリ(イソプレン−co−ミルセン)−ランダムにメチル化されたβ−シクロデキストリンポリロタキサン
2,2’−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]二塩酸塩(Wako Pure Chemical Industries, Ltd.の開始剤VA−044)0.92mg(0.003mmol)、S,S’−ビス(α,α’−ジメチル−α’’−酢酸)−トリチオカルボナート(連鎖移動剤)8.06mg(0.03mmol)、ランダムにメチル化されたβ−シクロデキストリン(RAMEB、環状分子)5.90g(4.50mmol)及びミルセン(ストッパー基を有する第一のモノマー)0.08mL(61mg、0.45mmol)を脱イオン水10mLに溶解し、そして、その系に撹拌下で窒素ガスを30分間バブリングした。新しく蒸留したイソプレン(第二のモノマー、疎水性)0.45mL(0.31g、4.50mmol)の添加後、窒素フローを停止し、そして、その系を撹拌して、均質な溶液を与えた(すなわち、RAMEB/イソプレン錯体形成)。反応を開始するために反応物を35℃の油浴中に入れ、3日間撹拌した。特に、反応を開始するために反応容器を35℃に加熱し、撹拌を3日間実施した。反応後、生成物を濾別し、真空下にて45℃で一晩乾燥させた。生成物(250mg)を帯黄色/透明な油のような膜として得た。
TLC:Rf(EtOAc/MeOH 7/3 v/v)=0、遊離RAMEBの痕跡なし
1H−NMR(CDCl3, 400 MHz) δ/ppm = 5.15 − 4.95 (メチン基), 2.05 − 1.85 (メチレン基) 及び 1.75 − 1.45 ppm (メチル基)(ポリイソプレンについて), 5.00 (s, 1H, H−1), 3.65 (s, 3H, H−7), 3.40 (s, 3H, H−8), 3.95 − 3.25 (m, 5H, H−2, H−3, H−4, H−5, H−6) ppm(RAMEBについて)
旋光度測定:c=10.75mg/mL α=0.024deg
ITC:遊離RAMEB 2.2wt%
Example 3
Statistical Copolymers Prepared Through Reversible Addition-Cleavage Chain Transfer Radical Copolymerization (RAFT) Polyrotaxane: Poly (Isoprene-co-myrcene) -Randomly Methylated β-Cyclodextrin Polyrotaxane
2,2'-Azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) propane] dihydrochloride (Wako Pure Chemical Industries, Ltd. initiator VA-044) 0.92 mg (0.003 mmol), S, S '-Bis (α, α'-dimethyl-α''-acetic acid) -trithiocarbonate (chain transfer agent) 8.06 mg (0.03 mmol), randomly methylated β-cyclodextrin (RAMEB, cyclic) Molecules) 5.90 g (4.50 mmol) and Milsen (first monomer having a stopper group) 0.08 mL (61 mg, 0.45 mmol) were dissolved in 10 mL of deionized water and nitrogen was added to the system under stirring. The gas was bubbling for 30 minutes. After the addition of 0.45 mL (0.31 g, 4.50 mmol) of freshly distilled isoprene (second monomer, hydrophobic), the nitrogen flow was stopped and the system was stirred to give a homogeneous solution. (That is, RAMEB / isoprene complex formation). The reaction was placed in an oil bath at 35 ° C. and stirred for 3 days to initiate the reaction. In particular, the reaction vessel was heated to 35 ° C. and stirred for 3 days to initiate the reaction. After the reaction, the product was filtered off and dried under vacuum at 45 ° C. overnight. The product (250 mg) was obtained as a yellowish / clear oily film.
TLC: R f (EtOAc / MeOH 7/3 v / v) = 0, no trace of free RAMEB
1 1 H-NMR (CDCl 3 , 400 MHz) δ / ppm = 5.15-4.95 (methine group), 2.05-1.85 (methylene group) and 1.75-1.45 ppm (methyl group) ) (About polyisoprene), 5.00 (s, 1H, H-1), 3.65 (s, 3H, H-7), 3.40 (s, 3H, H-8), 3.95- 3.25 (m, 5H, H-2, H-3, H-4, H-5, H-6) ppm (about RAMEB)
Optical rotation measurement: c = 10.75 mg / mL α = 0.024 deg
ITC: Free RAMEB 2.2wt%
実施例4
可逆的付加開裂連鎖移動ラジカル共重合(RAFT)を介して調製されたブロックコポリマーポリロタキサン:ポリ(ミルセン−b−イソプレン−b−ミルセン)−ランダムにメチル化されたβ−シクロデキストリンポリロタキサン
2,2’−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]二塩酸塩(Wako Pure Chemical Industries, Ltd.の開始剤VA−044)0.92mg(0.003mmol)、S,S’−ビス(α,α’−ジメチル−α’’−酢酸)−トリチオカルボナート(二官能性連鎖移動剤)8.06mg(0.03mmol)、ランダムにメチル化されたβ−シクロデキストリン(RAMEB、環状分子)0.59g(0.45mmol)及びミルセン(ストッパー基を有する第一のモノマー)0.08mL(61mg、0.45mmol)を脱イオン水1mLに溶解し、そして、その系に撹拌下で窒素ガスを30分間バブリングした。反応を開始するために反応物を35℃の油浴中に入れた。特に、反応を開始するために反応容器を35℃に加熱し、反応混合物を撹拌した。1日の反応時間後、水10mL中のRAMEB5.90g(4.50mmol)によって錯体化された新しく蒸留したイソプレン(第二のモノマー、疎水性)0.45mL(0.31g、4.50mmol)を混合物に加え、さらに3日間反応させた。反応後、濁った水性分散液を80℃超に加熱した。この温度で沈殿した生成物を濾別し、温水で数回洗浄した。真空下にて45℃で一晩乾燥させた後、生成物(350mg)を帯黄色/透明な油のような膜として得た。
TLC:Rf(EtOAc/MeOH 7/3 v/v)=0、遊離RAMEBの痕跡なし
1H−NMR(CDCl3, 400 MHz) δ/ppm = 5.15 − 4.95 (メチン基), 2.05 − 1.85 (メチレン基) 及び 1.75 − 1.45 ppm (メチル基)(ポリイソプレンについて), 5.00 (s, 1H, H−1), 3.65 (s, 3H, H−7), 3.40 (s, 3H, H−8), 3.95 − 3.25 (m, 5H, H−2, H−3, H−4, H−5, H−6) ppm(RAMEBについて)
旋光度測定:c=2.00mg/mL α=0.006deg
ITC:遊離RAMEB<1wt%
Example 4
Block Copolymers Polyrotaxane Prepared Through Reversible Addition-Cleavage Chain Transfer Radical Copolymerization (RAFT): Poly (Myrcene-b-Isoprene-b-Myrcene) -Randomly Methylated β-Cyclodextrin Polyrotaxane
2,2'-Azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) propane] dihydrochloride (Wako Pure Chemical Industries, Ltd. initiator VA-044) 0.92 mg (0.003 mmol), S, S '-Bis (α, α'-dimethyl-α''-acetic acid) -trithiocarbonate (bifunctional chain transfer agent) 8.06 mg (0.03 mmol), randomly methylated β-cyclodextrin ( Dissolve 0.59 g (0.45 mmol) of RAMEB, cyclic molecule) and 0.08 mL (61 mg, 0.45 mmol) of milsen (first monomer having a stopper group) in 1 mL of deionized water, and stir in the system. Underneath, nitrogen gas was bubbled for 30 minutes. The reactants were placed in an oil bath at 35 ° C. to initiate the reaction. In particular, the reaction vessel was heated to 35 ° C. to initiate the reaction and the reaction mixture was stirred. After a reaction time of 1 day, 0.45 mL (0.31 g, 4.50 mmol) of freshly distilled isoprene (second monomer, hydrophobic) complexed with 5.90 g (4.50 mmol) of RAMEB in 10 mL of water was added. It was added to the mixture and reacted for an additional 3 days. After the reaction, the turbid aqueous dispersion was heated above 80 ° C. The product precipitated at this temperature was filtered off and washed with warm water several times. After drying under vacuum at 45 ° C. overnight, the product (350 mg) was obtained as a yellowish / clear oily film.
TLC: R f (EtOAc / MeOH 7/3 v / v) = 0, no trace of free RAMEB
1 1 H-NMR (CDCl 3 , 400 MHz) δ / ppm = 5.15-4.95 (methine group), 2.05-1.85 (methylene group) and 1.75-1.45 ppm (methyl group) ) (About polyisoprene), 5.00 (s, 1H, H-1), 3.65 (s, 3H, H-7), 3.40 (s, 3H, H-8), 3.95- 3.25 (m, 5H, H-2, H-3, H-4, H-5, H-6) ppm (about RAMEB)
Optical rotation measurement: c = 2.00 mg / mL α = 0.006 deg
ITC: Free RAMEB <1wt%
実施例5
原子移動ラジカル重合(ATRP)を介して調製された統計コポリマーポリロタキサン:ポリ(イソプレン−co−PEGMA)−ランダムにメチル化されたβ−シクロデキストリンポリロタキサン
ランダムにメチル化されたβ−シクロデキストリン(RAMEB、環状分子)5.89g(4.45mmol)、イソプレン(第二のモノマー、疎水性)406μl(4.06mmol)、ポリ(エチレングリコール)モノメタクリラート(PEGMA、ストッパー基を有する第一のモノマー)208μl(0.45mmol)及び2−ヒドロキシエチル2−ブロモイソブチラート(HEBIB、ATRP用の開始剤)8.24μl(0.06mmol)を脱イオン水8mlに溶解した。ヘモグロビン(酸化還元酵素、ATRP用の触媒)35mg(2.19μmol)を脱イオン水3mlに溶解し、そして、アスコルビン酸(触媒の再生用の還元剤)15mg(85.17μmol)を脱イオン水2mlに溶解した。この3つの系に撹拌下で窒素ガスを3時間バブリングした。アスコルビン酸溶液2ml及び天然ヘモグロビン溶液3mlをモノマーのフラスコに移すことによって重合を開始し、室温で2日間撹拌した。反応後、溶液を10kDaのセルロース−メンブレンで限外濾過し、凍結乾燥させた。帯褐色の粉末(285mg)を得た。
TLC:Rf(EtOAc/MeOH 7/3 v/v)=0.06
1H−NMR(CDCl3, 400 MHz) δ/ppm = 5.15 − 4.95 (メチン基), 2.05 − 1.85 (メチレン基) 及び 1.75 − 1.45 ppm (メチル基)(ポリイソプレンについて), 5.00 (s, 1H, H−1), 3.65 (s, 3H, H−7), 3.40 (s, 3H, H−8), 3.95 − 3.25 (m, 5H, H−2, H−3, H−4, H−5, H−6) ppm(RAMEBについて)
旋光度測定:c=10.30mg/mL α=0.090deg
ITC:遊離RAMEB 2.2wt%
Example 5
Statistical Copolymer Polyrotaxane Prepared Through Atom Transfer Radical Polymerization (ATRP): Poly (Isoprene-co-PEGMA) -Randomly Methylated β-Cyclodextrin Polyrotaxane
Randomly methylated β-cyclodextrin (RAMEB, cyclic molecule) 5.89 g (4.45 mmol), isoprene (second monomer, hydrophobic) 406 μl (4.06 mmol), poly (ethylene glycol) monomethacrylate Deionized water (PEGMA, first monomer with stopper group) 208 μl (0.45 mmol) and 2-hydroxyethyl 2-bromoisoprenelate (HEBIB, initiator for ATRP) 8.24 μl (0.06 mmol). It was dissolved in 8 ml. 35 mg (2.19 μmol) of hemoglobin (oxidoreductase, catalyst for ATRP) is dissolved in 3 ml of deionized water, and 15 mg (85.17 μmol) of ascorbic acid (reducing agent for catalyst regeneration) is dissolved in 2 ml of deionized water. Dissolved in. Nitrogen gas was bubbled into these three systems under stirring for 3 hours. Polymerization was initiated by transferring 2 ml of ascorbic acid solution and 3 ml of natural hemoglobin solution to a monomer flask, and the mixture was stirred at room temperature for 2 days. After the reaction, the solution was ultrafiltered through a 10 kDa cellulose-membrane and lyophilized. A brownish powder (285 mg) was obtained.
TLC: R f (EtOAc / MeOH 7/3 v / v) = 0.06
1 1 H-NMR (CDCl 3 , 400 MHz) δ / ppm = 5.15-4.95 (methine group), 2.05-1.85 (methylene group) and 1.75-1.45 ppm (methyl group) ) (About polyisoprene), 5.00 (s, 1H, H-1), 3.65 (s, 3H, H-7), 3.40 (s, 3H, H-8), 3.95- 3.25 (m, 5H, H-2, H-3, H-4, H-5, H-6) ppm (about RAMEB)
Optical rotation measurement: c = 10.30 mg / mL α = 0.090 deg
ITC: Free RAMEB 2.2wt%
図5は、実施例5で調製されたポリロタキサンのCDCl3中のDOSY NMRスペクトルを示しており、該スペクトルは、ランダムにメチル化されたβ−シクロデキストリン(RAMEB)がイソプレンPEGMAコポリマー上に通されていることを示唆している。DOSYスペクトルの上に試料の常用の1H−スペクトルを帰属と共に描写しており、該スペクトルは、RAMEBシグナル(3.95−3.25及び5.00ppm)、ポリイソプレンシグナル(1.6、2.0及び5.1ppm)及びPEGMAシグナル(3.65ppm)を示している。対応するクロスピークは、log D=−9.7(D=2×10−10m2/sに相当する)のより低い拡散係数Dで全て位置付けられ、このことは、全ての構成成分が同じ分子エンティティ、すなわちポリロタキサンの部分であることを示唆している。対照的に、遊離RAMEBは、log D=−9.1(D=8×10−10m2/sに相当する)前後の顕著により高い拡散係数を有するだろう。 FIG. 5 shows a DOSY NMR spectrum in CDCl 3 of polyrotaxane prepared in Example 5, in which randomly methylated β-cyclodextrin (RAMEB) is passed over an isoprene PEGMA copolymer. It suggests that it is. DOSY is depicts 1 H- spectrum of conventional sample with attribution on the spectrum, the spectrum, RAMEB signal (3.95-3.25 and 5.00 ppm), polyisoprene signal (1.6,2 It shows 0.0 and 5.1 ppm) and PEGMA signal (3.65 ppm). The corresponding cross peaks are all positioned with a lower diffusion coefficient D of log D = −9.7 (corresponding to D = 2 × 10 −10 m 2 / s), which means that all components are the same. It suggests that it is part of the molecular entity, polyrotaxane. In contrast, free RAMEB is (corresponding to D = 8 × 10 -10 m 2 / s) log D = -9.1 will have a pronounced high diffusion coefficient before and after.
図6は、前記ポリロタキサンの25℃での等温滴定カロリメトリー(ITC)測定(TA Instruments製のNano ITCを使用)を提供しており、該測定は、遊離のランダムにメチル化されたβ−シクロデキストリン(RAMEB)が試料中にほぼ存在しないことを示している。前記ポリロタキサンのRAMEBの総重量分率woTを、RAMEB[α]=+130の比旋光度を適用したPerkin Elmer Model 241旋光計から得られた、α=589nmにおけるCHCl3中の溶液(10mg/ml)の旋光度から決定した。0.1M リン酸緩衝液中の前記ポリロタキサンの溶液(RAMEBの総濃度1.0mM)を、ITCによってモニタリングされる、ゲストのアダマンタン−1−カルボン酸ナトリウム塩の8mM溶液で滴定した。発生した熱を、対応する希釈熱によって補正して、1:1化学量論での相互作用のためのアルゴリズムを使用したTA Instruments製のNanoAnalyzeプログラムに適合させた。観測された化学量論数n=0.021は、2.1mol%のRAMEBが遊離であったことを意味する。言い換えれば、97.9mol%のRAMEBが、ポリイソプレン鎖上に通されたためにゲストに利用できなかった。貫通されたRAMEBの重量分率w0を、w0=woT(1−n)に従って計算した。貫通したポリマーの重量分率は、モノマー1及びモノマー2の重量分率の合計に等しい(w1+w2=1−w0)。w1とw2の比を、各々それぞれのプロトン数に対して正規化されたそれぞれの1H NMRシグナルの積分の比から決定した。RAMEB、モノマー単位1及び2のそれぞれのモル分率xiを、以下:
に従って、RAMEB、モノマー単位1及び2のそれぞれの分子量、M0、M1及びM2を使用して計算する。
FIG. 6 provides an isothermal titration calorimetry (ITC) measurement of the polyrotaxane at 25 ° C. (using the Nano ITC from TA Instruments), which is a free, randomly methylated β-cyclodextrin. It shows that (RAMEB) is almost absent in the sample. The total weight fraction w oT of RAMEB of the polyrotaxane, RAMEB [α] = + 130 obtained from the applied Perkin Elmer Model 241 polarimeter the specific rotation of the solution in CHCl 3 at α = 589nm (10mg / ml ) Was determined from the optical rotation. A solution of the polyrotaxane in 0.1 M phosphate buffer (total RAMEB concentration 1.0 mM) was titrated with an 8 mM solution of guest adamantan-1-carboxylic acid sodium salt monitored by ITC. The heat generated was corrected by the corresponding heat of dilution and adapted to the TA Instruments NanoAnalyze program using an algorithm for interaction in 1: 1 stoichiometry. The observed stoichiometric number n = 0.021 means that 2.1 mol% of RAMEB was free. In other words, 97.9 mol% of RAMEB was not available to the guest because it was passed over the polyisoprene chain. The weight fraction w 0 of the penetrated RAMEB was calculated according to w 0 = w oT (1-n). The weight fraction of the penetrating polymer is equal to the sum of the weight fractions of monomer 1 and monomer 2 (w 1 + w 2 = 1-w 0 ). The ratio of w 1 to w 2 was determined from the integral ratio of each 1 H NMR signal normalized to each respective proton number. The mole fractions x i of RAMEB and monomer units 1 and 2 are as follows:
According to RAMEB, the molecular weights of monomer units 1 and 2, respectively, M 0 , M 1 and M 2 are used for calculation.
実施例6
フリーラジカル重合を介して調製された統計コポリマーポリロタキサン:ポリ(イソプレン−co−PEGメチルエーテルメタクリラート)−ランダムにメチル化されたβ−シクロデキストリン及び(2−ヒドロキシ−3−N,N,N−トリメチルアミノ)プロピル−β−シクロデキストリンクロリドポリロタキサン
過硫酸アンモニウム(ラジカル開始剤)6.50mg(0.03mmol)、ランダムにメチル化されたβ−シクロデキストリン(RAMEB、環状分子)5.37g(4.09mmol)、(2−ヒドロキシ−3−N,N,N−トリメチルアミノ)プロピル−β−シクロデキストリンクロリド(陽イオン性環状分子)0.63g(0.41mmol)及びポリ(エチレングリコール)メチルエーテルメタクリラート(ストッパー基を有する第一のモノマー)0.22g(0.45mmol)を脱イオン水10mLに溶解し、そして、その系に撹拌下で窒素ガスを30分間バブリングした。新しく蒸留したイソプレン(第二のモノマー、疎水性)1.80mL(1.23g、18mmol)の添加後、窒素フローを停止し、そして、その系を撹拌して、均質な溶液を与えた(すなわち、RAMEB/イソプレン錯体形成)。触媒量(<0.1mL)のN,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン(TMEDA)の添加によって反応を開始し、室温で数時間撹拌した。反応後、清澄な水溶液を限外濾過(10000分子量カットオフのセルロースメンブレン)によって精製した。凍結乾燥後に、生成物(300mg)を白色の粉末として得た。
TLC:Rf(EtOAc/MeOH 7/3 v/v)=0、遊離RAMEBの痕跡なし
1H−NMR(DMSO d6, 400 MHz) δ/ppm = 5.15 − 4.95 (メチン基), 2.05 − 1.85 (メチレン基) 及び 1.75 − 1.45 (メチル基)(ポリイソプレンについて); 5.77 (s, 0.1H 陽イオン性基), 5.00 (s, 1H, H−1), 4.80 (s, 1H, H−7), 4.50 (s, 1H−陽イオン性基), 4.09 (s, 1H, 陽イオン性基), 3.50 (s, PEG), 3.40 (s, 3H, H−8), 3.95 − 3.25 (m, 5H, H−2, H−3, H−4, H−5, H−6), 3.00 (0.4H, 陽イオン性基) ppm(RAMEBについて) 並びに (2−ヒドロキシ−3−N,N,N−トリメチルアミノ)プロピル−β−シクロデキストリンクロリド
旋光度測定:c=4.90mg/mL α=0.052deg(DMSO中)
ITC:遊離RAMEB 2.9wt%
Example 6
Statistical Copolymers Prepared Through Free Radical Polymerization Polyrotaxane: Poly (Isoprene-co-PEG Methyl Ether Methrate) -Randomly Methylated β-Cyclodextrin and (2-Hydroxy-3-N, N, N- Trimethylamino) propyl-β-cyclodextrin chloride polyrotaxane
Ammonium persulfate (radical initiator) 6.50 mg (0.03 mmol), randomly methylated β-cyclodextrin (RAMEB, cyclic molecule) 5.37 g (4.09 mmol), (2-hydroxy-3-N, N, N-trimethylamino) propyl-β-cyclodextrin chloride (cationic cyclic molecule) 0.63 g (0.41 mmol) and poly (ethylene glycol) methyl ether methacrylate (first monomer having a stopper group) 0 .22 g (0.45 mmol) was dissolved in 10 mL of deionized water and the system was bubbled with nitrogen gas for 30 minutes with stirring. After the addition of 1.80 mL (1.23 g, 18 mmol) of freshly distilled isoprene (second monomer, hydrophobic), the nitrogen flow was stopped and the system was stirred to give a homogeneous solution (ie). , RAMEB / isoprene complex formation). The reaction was initiated by the addition of a catalytic amount (<0.1 mL) of N, N, N', N'-tetramethylethylenediamine (TMEDA) and stirred at room temperature for several hours. After the reaction, a clear aqueous solution was purified by ultrafiltration (cellulose membrane with a 10000 molecular weight cutoff). After lyophilization, the product (300 mg) was obtained as a white powder.
TLC: R f (EtOAc / MeOH 7/3 v / v) = 0, no trace of free RAMEB
1 H-NMR (DMSO d 6 , 400 MHz) δ / ppm = 5.15-4.95 (methine group), 2.05-1.85 (methylene group) and 1.75-1.45 (methyl group) ) (For polyisoprene); 5.77 (s, 0.1H cationic group), 5.00 (s, 1H, H-1), 4.80 (s, 1H, H-7), 4. 50 (s, 1H-cationic group), 4.09 (s, 1H, cationic group), 3.50 (s, PEG), 3.40 (s, 3H, H-8), 3. 95-3.25 (m, 5H, H-2, H-3, H-4, H-5, H-6), 3.00 (0.4H, cationic group) ppm (for RAMEB) and (2-Hydroxy-3-N, N, N-trimethylamino) Propyl-β-cyclodextlinkolide Rotational measurement: c = 4.90 mg / mL α = 0.052 deg (in DMSO)
ITC: Free RAMEB 2.9wt%
実施例7
実施例1〜5で得られたポリロタキサンのシクロデキストリン含量
実施例1〜6で得られたポリロタキサンのシクロデキストリン含量w0及びRAMEB単位に対するイソプレン繰り返し単位のモル比x2/x0を、実施例5における図6の記述に示される手順に従って計算し、以下の表1に列挙した。
Example 7
Cyclodextrin content of polyrotaxane obtained in Examples 1 to 5 The cyclodextrin content w 0 of polyrotaxane obtained in Examples 1 to 6 and the molar ratio of isoprene repeating unit to RAMEB unit x 2 / x 0 are set in Example 5. It was calculated according to the procedure shown in the description of FIG. 6 and listed in Table 1 below.
表1の値は、共重合がフリーラジカル重合又は原子移動ラジカル重合(ATRP)として実施される場合に、高含量の貫通されたシクロデキストリン及びシクロデキストリン単位に対するイソプレン繰り返し単位の低比率が得られることを示す。その一方で、可逆的付加開裂連鎖移動ラジカル重合(RAFT重合)が採用されたときには、比較的低い含量の貫通されたシクロデキストリン及びシクロデキストリン単位に対するイソプレン単位の比較的高い比率が得られる。 The values in Table 1 indicate that when the copolymerization is carried out as free radical polymerization or atom transfer radical polymerization (ATRP), a low ratio of isoprene repeating units to high content of penetrated cyclodextrin and cyclodextrin units is obtained. Is shown. On the other hand, when reversible additional cleavage chain transfer radical polymerization (RAFT polymerization) is employed, a relatively high ratio of isoprene units to the relatively low content of penetrated cyclodextrin and cyclodextrin units is obtained.
実施例8
ミセル形成試験(ナイルレッド蛍光試験)
ミセル形成及びカプセル化について実施例1〜6で調製されたポリロタキサンの適合性を評価するために、ナイルレッド染料をポリロタキサンでカプセル化する実験を実施した。
Example 8
Micelle formation test (Nile red fluorescence test)
In order to evaluate the compatibility of the polyrotaxane prepared in Examples 1 to 6 for micelle formation and encapsulation, an experiment of encapsulating the Nile red dye with polyrotaxane was carried out.
ナイルレッド(IUPAC名:9−ジエチルアミノ−5−ベンゾ[α]フェノキサジノン)は、水溶液中のミセルの形成又は疎水性材料の可溶化を決定するために広く使用されている。この試験は、ナイルレッドの紫外可視スペクトルがこの染料の環境のフィリシティ(philicity)に強く依存することを考慮する。言い換えれば、ニトリルレッド(nitrile red)の紫外線及び/又は可視光の吸収は、染料の環境によって影響を受け、そして、ミセル又はカプセルの無極性内部に封入されたナイルレッド分子は、水溶液中の遊離ナイルレッド分子の吸収とは大きく異なるUV/Vis照射の吸収を示す。 Nile Red (IUPAC name: 9-diethylamino-5-benzo [α] phenoxadinone) is widely used to determine the formation of micelles in aqueous solution or the solubilization of hydrophobic materials. This test considers that the UV-visible spectrum of Nile Red is strongly dependent on the environmental solubility of this dye. In other words, the absorption of UV and / or visible light of nitrile red is affected by the environment of the dye, and the Nile red molecules encapsulated inside the non-polar inside of the micelles or capsules are liberated in the aqueous solution. It shows absorption of UV / Vis irradiation, which is significantly different from the absorption of Nile red molecules.
試験は、10μM、20μM、30μM、40μM及び50μMの異なる濃度のナイルレッドを使用して実施し、一方で、ポリロタキサンの濃度を一定に維持した。ポリロタキサン及びナイルレッドを各々無水テトラヒドロフランに別個に溶解し、次いで、水に注いだ。代替的に、ポリロタキサンが高シクロデキストリン含量を有する場合、ポリロタキサンを水に直接溶解してよい。テトラヒドロフランを取り除くために、得られた水溶液を室温で3日間撹拌し、そして、溶液に水を補充した。 The test was performed using different concentrations of Nile Red at 10 μM, 20 μM, 30 μM, 40 μM and 50 μM, while maintaining a constant concentration of polyrotaxane. Polyrotaxane and Nile Red were each dissolved separately in anhydrous tetrahydrofuran and then poured into water. Alternatively, if the polyrotaxane has a high cyclodextrin content, the polyrotaxane may be dissolved directly in water. To remove tetrahydrofuran, the resulting aqueous solution was stirred at room temperature for 3 days and the solution was refilled with water.
このプロトコルに従って調製された水溶液を、UV/Vis分光法を使用して調査した。ポリロタキサン及びナイルレッドから調製された試料は、無極性環境中のナイルレッドに起因する、527nmに広い吸収帯を示した。この結果は、ナイルレッド分子がポリロタキサン部分構造の無極性内部に封入されている、すなわち、ナイルレッドがポリロタキサンでカプセル化されていることを示す。対照的に、ポリロタキサンを含有しなかった比較のナイルレッド溶液では、527nm前後に吸収は観察されなかった。図7は、実施例5で調製されたポリロタキサンのa)存在下及びb)非存在下でのナイルレッド染料(50μM)のUV/Visスペクトルを示す。さらに、調製されたポリロタキサンからのミセル凝集体の形成を、電子顕微鏡法を使用して検証した。図8は、実施例1で調製されたポリロタキサンからの水溶液中に形成された球状のミセル凝集体の電子顕微鏡写真を示す。 Aqueous solutions prepared according to this protocol were investigated using UV / Vis spectroscopy. Samples prepared from polyrotaxane and Nile Red showed a wide absorption band at 527 nm due to Nile Red in a non-polar environment. This result indicates that the Nile Red molecule is encapsulated inside the non-polar structure of the polyrotaxane moiety, i.e., the Nile Red is encapsulated with polyrotaxane. In contrast, no absorption was observed around 527 nm in the comparative Nile Red solution, which did not contain polyrotaxane. FIG. 7 shows the UV / Vis spectra of the Nile Red Dye (50 μM) in the presence and absence of a) and b) the polyrotaxane prepared in Example 5. In addition, the formation of micellar aggregates from the prepared polyrotaxane was verified using electron microscopy. FIG. 8 shows an electron micrograph of spherical micelle aggregates formed in an aqueous solution from the polyrotaxane prepared in Example 1.
ナイルレッド試験の結果及び電子顕微鏡写真は、ポリロタキサンがミセル形成及び物質のカプセル化に好適であることをさらに裏付ける。 The results of the Nile Red test and electron micrographs further support that polyrotaxane is suitable for micelle formation and material encapsulation.
実施例9
薬物の可溶化
実施例6からのポリロタキサン10mgを、HEPES緩衝生理食塩水(pH=7.2、NaCl濃度0.9wt.%)10mLに溶解した。ドセタキセル(商標名:Taxotere)24.4mgをTHF5mlに溶解した。種々の量(20〜200μl)のドセタキセル溶液をポリロタキサン溶液1mlに加え、16時間撹拌した。THFを蒸発させた。残留混合物を0.45μmのTeflonフィルターに通して、清澄な濾液を得た。濾液の229nmにおけるUV吸光から、エタノール中で測定されたドセタキセルの吸光効率16240Lmol-1cm-1を考慮して溶解したドセタキセルの濃度を決定した。取り込まれた可溶化ドセタキセルの濃度を図9にグラフで示す。
Example 9
Drug Solubilization 10 mg of polyrotaxane from Example 6 was dissolved in 10 mL of HEPES buffered saline (pH = 7.2, NaCl concentration 0.9 wt.%). 24.4 mg of docetaxel (trade name: Taxotere) was dissolved in 5 ml of THF. Various amounts (20-200 μl) of docetaxel solution were added to 1 ml of the polyrotaxane solution and stirred for 16 hours. THF was evaporated. The residual mixture was passed through a 0.45 μm Teflon filter to give a clear filtrate. From the UV absorption of the filtrate at 229 nm, the concentration of dissolved docetaxel was determined in consideration of the absorption efficiency of docetaxel measured in ethanol 16240 Lmol -1 cm -1 . The concentration of the incorporated solubilized docetaxel is shown graphically in FIG.
実施例10
環動ゲルの形成
実施例2で調製されたポリスチレン−ポリイソプレンランダムコポリマーポリロタキサン10mg及びヘキサメチレンジイソシアナート架橋剤1.5μL(0.009mmol)をジクロロメタン0.1mLに溶解し、ガラスバイアルに移した。そのバイアルを室温で10分間振盪し、金属の鋳型に移して、密閉し、そして80℃に加熱した。形成された環動ゲルをジクロロメタンで2日洗浄し、次いで、水でさらに1日洗浄して、未反応のポリロタキサン及び架橋剤を取り除いた。抽出後、ゲルを乾燥させ、そして、架橋された白色の網状物の質量を測定した。
収率:85%
Example 10
Formation of Ring Gel 10 mg of polystyrene-polyisoprene random copolymer polyrotaxane prepared in Example 2 and 1.5 μL (0.009 mmol) of hexamethylene disosocyanate cross-linking agent were dissolved in 0.1 mL of dichloromethane and transferred to a glass vial. .. The vial was shaken at room temperature for 10 minutes, transferred to a metal mold, sealed and heated to 80 ° C. The ring gel formed was washed with dichloromethane for 2 days and then with water for another day to remove unreacted polyrotaxane and cross-linking agent. After extraction, the gel was dried and the mass of the crosslinked white reticulum was measured.
Yield: 85%
環動ゲルの形成を図2に図式的に描写する。 The formation of the ring gel is graphically depicted in FIG.
実施例11
フリーラジカル重合を介して調製されたポリロタキサン:ポリ(メチルアクリラート−co−スチレン)−ランダムにメチル化されたβ−シクロデキストリンポリロタキサン
2,2’−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]二塩酸塩(ラジカル開始剤VA−044)9.20mg(0.03mmol)、ランダムにメチル化されたβ−シクロデキストリン(RAMEB)4.50g(3.50mmol)及びスチレン(第一のモノマー)0.046mL(0.45mmol)を脱イオン水5mLに溶解し、そして、窒素ガス流を30分間撹拌下でバブリングした。新しく蒸留したメチルアクリラート(第二のモノマー)0.41mL(0.39g、4.50mmol)の添加後、窒素フローを停止し、そして、その系を撹拌して、均質な溶解を可能にした。反応を開始するために反応容器を35℃に加熱し、3日間撹拌した。その後、生成物を濾別し、真空下にて45℃で一晩乾燥させた。貫通されたRAMEBが5.9wt.%で遊離RAMEBが4.7wt.%の生成物(310mg)を白色の沈殿物として得た。
1H−NMR(CDCl3, 400 MHz) δ/ppm = 3.50 (メトキシ), 2.40 − 1.85 (メチル) 及び 1.80 − 1.10 ppm (メチン)(ポリ(メチルアクリラート)について), 5.00 (H−1), 3.65 (H−7), 3.40 (H−8), 3.95 − 3.25 (H−2, H−3, H−4, H−5, H−6) ppm(RAMEBについて)
旋光度測定(DMSO):c=11.70mg/mL、d=0.1dm、α=+0.016deg
ITC:遊離RAMEB 約4.7wt%
Example 11
Polyrotaxan prepared via free radical polymerization: Poly (methylacrylate-co-styrene) -randomly methylated β-cyclodextrin polyrotaxane 2,2'-azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) ) Propane] 9.20 mg (0.03 mmol) of dihydrochloride (radical initiator VA-044), 4.50 g (3.50 mmol) of randomly methylated β-cyclodextrin (RAMEB) and styrene (first 0.046 mL (0.45 mmol) of (monomer) was dissolved in 5 mL of deionized water and a stream of nitrogen gas was bubbled with stirring for 30 minutes. After the addition of 0.41 mL (0.39 g, 4.50 mmol) of freshly distilled methylacryllate (second monomer), the nitrogen flow was stopped and the system was agitated to allow homogeneous dissolution. .. The reaction vessel was heated to 35 ° C. and stirred for 3 days to initiate the reaction. The product was then filtered off and dried under vacuum at 45 ° C. overnight. A product (310 mg) with 5.9 wt.% Penetrated RAMEB and 4.7 wt.% Free RAMEB was obtained as a white precipitate.
1 1 H-NMR (CDCl 3 , 400 MHz) δ / ppm = 3.50 (methoxy), 2.40-1.85 (methyl) and 1.80-1.10 ppm (methine) (poly (methylacrylate) ), 5.00 (H-1), 3.65 (H-7), 3.40 (H-8), 3.95-3.25 (H-2, H-3, H-4) , H-5, H-6) ppm (about RAMEB)
Optical rotation measurement (DMSO): c = 11.70 mg / mL, d = 0.1 dm, α = + 0.016 deg
ITC: Free RAMEB about 4.7wt%
図10は、実施例11で調製されたポリロタキサンの1H NMRスペクトルを示す。 FIG. 10 shows a 1 H NMR spectrum of the polyrotaxane prepared in Example 11.
実施例12
フリーラジカル重合を介して調製されたポリロタキサン:ポリ(ジメチルブタジエン−co−PEGメチルエーテルメタクリラート)−ランダムにメチル化されたβ−シクロデキストリンポリロタキサン
2,2’−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]二塩酸塩(ラジカル開始剤VA−044)9.20mg(0.03mmol)、ランダムにメチル化されたβ−シクロデキストリン(RAMEB)5.90g(4.50mmol)及びポリ(エチレングリコール)メチルエーテルメタクリラート(第一のモノマー)0.21g(0.45mmol)を脱イオン水10mLに溶解し、そして、窒素ガス流を30分間撹拌下でバブリングした。新しく蒸留したジメチルブタジエン(第二のモノマー)0.51mL(0.37g、4.50mmol)の添加後、窒素フローを停止し、そして、その系を撹拌して、均質な溶解を可能にした。反応を開始するために反応容器を35℃に加熱し、3日間撹拌した。その後、生成物を80℃で濾別し、水で洗浄し、真空下にて45℃で一晩乾燥させた。貫通されたRAMEBが50wt.%で遊離RAMEBなしの生成物(570mg)を白色の沈殿物として得た。
TLC:Rf(EtOAc/MeOH 7/3 v/v)=0、遊離RAMEBの痕跡なし
1H−NMR(DMSO−d6 , 400 MHz) δ/ppm = 2.10 − 1.35 (メチレン) 及び 1.20 − 0.80 ppm (メチル)(ポリ(ジメチルブタジエン)について), 5.00 (H−1), 3.65 (H−7), 3.40 (H−8), 3.95 − 3.25 (H−2, H−3, H−4, H−5, H−6) ppm(RAMEBについて)
旋光度測定(DMSO):c=10.05mg/mL、d=0.1dm α=+0.066deg
ITC:遊離RAMEB<1wt%
Example 12
Polyrotaxan Prepared Through Free Radical Polymerization: Poly (Dimethylbutadiene-co-PEG Methyl Ether Methrate) -Randomly Methyled β-Cyclodextrin Polyrotaxane 2,2'-Azobis [2- (2-Imidazoline-) 2-Il) Propane] dihydrochloride (radical initiator VA-044) 9.20 mg (0.03 mmol), randomly methylated β-cyclodextrin (RAMEB) 5.90 g (4.50 mmol) and poly (4.50 mmol). 0.21 g (0.45 mmol) of polyethylene glycol) methyl ether methacrylate (first monomer) was dissolved in 10 mL of deionized water and a stream of nitrogen gas was bubbled under stirring for 30 minutes. After the addition of 0.51 mL (0.37 g, 4.50 mmol) of freshly distilled dimethyl butadiene (second monomer), the nitrogen flow was stopped and the system was stirred to allow homogeneous dissolution. The reaction vessel was heated to 35 ° C. and stirred for 3 days to initiate the reaction. The product was then filtered off at 80 ° C., washed with water and dried under vacuum at 45 ° C. overnight. A product (570 mg) with 50 wt.% Penetrated RAMEB and no free RAMEB was obtained as a white precipitate.
TLC: R f (EtOAc / MeOH 7/3 v / v) = 0, no trace of free RAMEB
1 1 H-NMR (DMSO-d6, 400 MHz) δ / ppm = 2.10-1.35 (methylene) and 1.20-0.80 ppm (methyl) (for poly (dimethylbutadiene)), 5.00 (H-1), 3.65 (H-7), 3.40 (H-8), 3.95-3.25 (H-2, H-3, H-4, H-5, H- 6) ppm (about RAMEB)
Optical rotation measurement (DMSO): c = 10.05 mg / mL, d = 0.1 dm α = + 0.066 deg
ITC: Free RAMEB <1wt%
図11は、実施例12で調製されたポリロタキサンの1H NMRスペクトルを示す。 FIG. 11 shows a 1 H NMR spectrum of the polyrotaxane prepared in Example 12.
実施例13
フリーラジカル重合を介して調製されたポリロタキサン:ポリ(イソプレン−co−ヒドロキシエチルメタクリラート)−β−シクロデキストリンポリロタキサン
2,2’−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]二塩酸塩(ラジカル開始剤VA−044)9.20mg(0.03mmol)、β−シクロデキストリン5.1g(4.5mmol)、ヒドロキシエチル−メタクリラート(第一のモノマー)0.055mL(0.45mmol)を8M 尿素水溶液に溶解して(総容量25mLに達する)、そして、窒素ガス流を30分間撹拌下でバブリングした。新しく蒸留したイソプレン(第二のモノマー)0.45mL(0.31g、4.50mmol)の添加後、窒素フローを停止し、そして、その系を撹拌して、均質な溶解を可能にした。容器を35℃に加熱し、3日間撹拌した。その後、反応混合物を90℃に30分間加熱し、80℃で濾過した。残留物を、温水及び100mLの水/2−プロパノール 3:1(v/v)で洗浄し、真空下で乾燥させた。白色の固体をDMSO 40mLに溶解し、0.1M NaCl水溶液中に再沈殿させ、濾別し、そして、水で洗浄して真空下で乾燥させた。貫通されたシクロデキストリンが51.5wt.%のポリロタキサン(820mg)を白色の固体として得た。遊離β−シクロデキストリンの決定のために、ポリロタキサン7.53mgをDMSO1.0mLに溶解し、0.1M NaCl水溶液9.0mL中に再沈殿させ、そして濾過した。清澄な濾液の旋光度α=+0.008deg(d=1.0dm)から、β−シクロデキストリンの比旋光度を[α]D=157deg mL g-1 dm-1と仮定して遊離β−シクロデキストリンの含量7wt.%が計算された。
1H−NMR(DMSO−d6, 400 MHz) δ/ppm = 5.15 − 4.95 (メチン基), 2.05 − 1.85 (メチレン基) 及び 1.75 − 1.45 (メチル基)(ポリイソプレンについて); 5.64 − 5.85 (m, 14H, OH−2, OH−3), 4.77 − 4.84 (H−1), 4.37 − 4.53 (OH−6), 3.43 − 3.65 (H−3, H−5, H−6), 3.22 − 3.38 (H−2, H−4) ppm(β−シクロデキストリンについて)
旋光度測定(DMSO):c=5.58mg/mL、d=0.1dm、α=+0.049deg
Example 13
Polyrotaxane prepared via free radical polymerization: poly (isoprene-co-hydroxyethylmethacrylate) -β-cyclodextrin polyrotaxane 2,2'-azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) propane] dihydrochloride 9.20 mg (0.03 mmol) of salt (radical initiator VA-044), 5.1 g (4.5 mmol) of β-cyclodextrin, 0.055 mL (0.45 mmol) of hydroxyethyl-methacrylate (first monomer) Was dissolved in an 8M aqueous urea solution (total volume reached 25 mL) and the nitrogen gas stream was bubbled with stirring for 30 minutes. After the addition of 0.45 mL (0.31 g, 4.50 mmol) of freshly distilled isoprene (second monomer), the nitrogen flow was stopped and the system was stirred to allow homogeneous dissolution. The container was heated to 35 ° C. and stirred for 3 days. The reaction mixture was then heated to 90 ° C. for 30 minutes and filtered at 80 ° C. The residue was washed with warm water and 100 mL of water / 2-propanol 3: 1 (v / v) and dried under vacuum. The white solid was dissolved in 40 mL of DMSO, reprecipitated in 0.1 M aqueous NaCl solution, filtered off, washed with water and dried under vacuum. Polyrotaxane (820 mg) with 51.5 wt.% Penetrated cyclodextrin was obtained as a white solid. To determine free β-cyclodextrin, 7.53 mg of polyrotaxane was dissolved in 1.0 mL of DMSO, reprecipitated in 9.0 mL of 0.1 M NaCl aqueous solution and filtered. From the optical rotation of the clear filtrate α = + 0.008 deg (d = 1.0 dm), free β-cyclo assuming that the specific rotation of β-cyclodextrin is [α] D = 157 deg mL g -1 dm -1 A dextrin content of 7 wt.% Was calculated.
1 1 H-NMR (DMSO-d6, 400 MHz) δ / ppm = 5.15-4.95 (methine group), 2.05-1.85 (methylene group) and 1.75-1.45 (methyl group) ) (About polyisoprene); 5.64-5.85 (m, 14H, OH-2, OH-3), 4.77-4.84 (H-1), 4.37-4.53 (OH) -6), 3.43-3.65 (H-3, H-5, H-6), 3.22-3.38 (H-2, H-4) ppm (for β-cyclodextrin)
Optical rotation measurement (DMSO): c = 5.58 mg / mL, d = 0.1 dm, α = + 0.049 deg
図12は、実施例13で調製されたポリロタキサンの1H NMRスペクトルを示す。 FIG. 12 shows a 1 H NMR spectrum of the polyrotaxane prepared in Example 13.
実施例14
フリーラジカル重合を介して調製されたポリロタキサン:ポリ(イソプレン−co−PEGメチルエーテルメタクリラート)−ヒドロキシプロピル−β−シクロデキストリンポリロタキサン
過硫酸アンモニウム(ラジカル開始剤)6.50mg(0.03mmol)、ヒドロキシプロピル−β−シクロデキストリン(以降「HP−β−CD」と表される、Wacker Chemie AG製、CAVASOL(登録商標)W7 HP、環状分子)5.0g(3.33mmol)及びポリ(エチレングリコール)メチルエーテルメタクリラート(ストッパー基を有する第一のモノマー)0.17g(0.33mmol)を脱イオン水10mLに溶解し、そして、その系に撹拌下で窒素ガスを30分間バブリングした。新しく蒸留したイソプレン(第二のモノマー、疎水性)0.33mL(0.23g、3.33mmol)の添加後、窒素フローを停止し、そして、その系を撹拌して、均質な溶液を与えた(すなわち、HP−β−CD/イソプレン錯体形成)。触媒量(0.08mL)のN,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン(TMEDA)の添加によって反応を開始し、室温で48時間撹拌した。反応後、清澄な水溶液を限外濾過(ポリエーテルスルホンメンブレン、カットオフ分子量10kDa)によって精製した。凍結乾燥後に、貫通されたHP−β−CDが54.5wt.%で遊離HP−β−CDが4.5wt.%の生成物(120mg)を白色の粉末として得た。
TLC:Rf(EtOAc/MeOH 7/3 v/v)=0、遊離HP β−CDの痕跡なし
1H−NMR(DMSO−d6, 400 MHz) δ/ppm = 5.15 − 4.95 (メチン基), 2.05 − 1.85 (メチレン基) 及び 1.75 − 1.45 ppm(メチル基)(ポリイソプレンについて), 6.00 − 5.50 (m, OH), 5.01 − 4.60 (s, 1H, H−1), 4.50 (m, OH), 3.73 − 3.25 (m, H−2, H−3, H−4, H−5, H−6, H−7, H−8), 1.02 (s,メチル基) ppm(HP β−CDについて)
旋光度測定:c=3.60mg/mL、d=1cm、α=0.025deg
ITC:遊離HP β−CD 4.5wt%
Example 14
Polyrotaxane prepared via free radical polymerization: poly (isoprene-co-PEG methyl ether methacrylate) -hydroxypropyl-β-cyclodextrin polyrotaxane
Ammonium persulfate (radical initiator) 6.50 mg (0.03 mmol), hydroxypropyl-β-cyclodextrin (hereinafter referred to as "HP-β-CD", Wacker Chemie AG, CAVASOL® W7 HP, 5.0 g (3.33 mmol) of cyclic molecule and 0.17 g (0.33 mmol) of poly (ethylene glycol) methyl ether methacrylate (first monomer having a stopper group) were dissolved in 10 mL of deionized water, and then The system was bubbled with nitrogen gas for 30 minutes under stirring. After the addition of 0.33 mL (0.23 g, 3.33 mmol) of freshly distilled isoprene (second monomer, hydrophobic), the nitrogen flow was stopped and the system was stirred to give a homogeneous solution. (That is, HP-β-CD / isoprene complex formation). The reaction was initiated by the addition of a catalytic amount (0.08 mL) of N, N, N', N'-tetramethylethylenediamine (TMEDA) and stirred at room temperature for 48 hours. After the reaction, a clear aqueous solution was purified by ultrafiltration (polyether sulfone membrane, cutoff molecular weight 10 kDa). After lyophilization, a product (120 mg) with 54.5 wt.% Penetrated HP-β-CD and 4.5 wt.% Free HP-β-CD was obtained as a white powder.
TLC: R f (EtOAc / MeOH 7/3 v / v) = 0, no trace of free HP β-CD
1 1 H-NMR (DMSO-d6, 400 MHz) δ / ppm = 5.15-4.95 (methine group), 2.05-1.85 (methylene group) and 1.75-1.45 ppm (methyl) Group) (for polyisoprene), 6.00-5.50 (m, OH), 5.01-4.60 (s, 1H, H-1), 4.50 (m, OH), 3.73 −3.25 (m, H-2, H-3, H-4, H-5, H-6, H-7, H-8), 1.02 (s, methyl group) ppm (HP β- About CD)
Optical rotation measurement: c = 3.60 mg / mL, d = 1 cm, α = 0.025 deg
ITC: Free HP β-CD 4.5wt%
図13は、実施例14で調製されたポリロタキサンの1H NMRスペクトルを示す。 FIG. 13 shows a 1 H NMR spectrum of the polyrotaxane prepared in Example 14.
Claims (21)
少なくとも(a)ストッパー基を有する第一の重合性モノマー、及び、少なくとも(b)第二の重合性モノマー、のラジカル共重合を実施する工程であって、前記第二のモノマーが環状分子によって錯体化される工程を含む、ポリロタキサンを提供する工程であって、
前記共重合の間、前記環状分子を貫通するコポリマーが形成され、前記共重合の間、ストッパー基を有する前記第一のモノマーが、前記コポリマーの鎖の両端部間に少なくとも部分的に組み込まれ、かつ、前記ストッパー基が、前記環状分子がコポリマーから分解するのを防止し;そして
ストッパー基を有する前記第一のモノマーの量が、重合性モノマーの総量100mol%を基準として0.1mol%〜20mol%である、ポリロタキサンを提供する工程と;
(ii)
架橋剤を用いた前記環状分子の架橋によって、ポリロタキサンの分子間架橋を行う工程を含む、前記ポリロタキサンを架橋する工程と;
を含む、架橋ポリロタキサンを調製する方法。 (I)
At least (a) scan the first polymerizable monomer that having a topper group and, at least (b) a second polymerizable monomer, a step of performing a radical copolymerization, the second monomer is a cyclic molecules containing complexed by Ru process by providing a polyrotaxane,
During the copolymerization, a copolymer penetrating the cyclic molecule is formed, and during the copolymerization, the first monomer having a stopper group is incorporated at least partially between both ends of the chain of the copolymer. Moreover, the stopper group prevents the cyclic molecule from decomposing from the copolymer; and the amount of the first monomer having a stopper group is 0.1 mol% to 20 mol based on a total amount of 100 mol% of the polymerizable monomer. With the step of providing the polyrotaxane, which is% ;
(Ii)
A step of cross-linking the poly-rotaxane, which comprises a step of intermolecularly cross-linking the poly-rotaxane by cross-linking the cyclic molecule with a cross-linking agent;
A method of preparing a crosslinked polyrotaxane, comprising:
(a)環状分子とストッパー基を有する第一の重合性モノマーとを含む組成物を提供する工程と;
(b)第二の重合性モノマーを工程(a)の組成物と合わせる工程及び前記環状分子と前記第二のモノマーとの錯体を形成する工程と;
(c)工程(b)の組成物に対してラジカル共重合を実施して、ポリロタキサンを形成する工程と;を含み、
前記共重合の間、前記環状分子を貫通するランダムコポリマーが形成され、前記共重合の間、ストッパー基を有する前記第一のモノマーが、前記コポリマーの鎖に沿ってランダムに組み込まれる、請求項1に記載の方法。 The step of providing the polyrotaxane is
(A) providing a composition comprising a first polymerizable monomer having a cyclic molecule and a stopper group;
(B) forming a complex with a second polymerizable monomer combined with the composition of step (a) step and the cyclic molecule and the second monomer;
Comprises; was performed to free-radical copolymerization of the composition of step (c) (b), forming a polyrotaxane
A random copolymer penetrating the cyclic molecule is formed during the copolymerization, and the first monomer having a stopper group is randomly incorporated along the chain of the copolymer during the copolymerization. The method described in.
(a)ストッパー基を有する第一の重合性モノマーを含む組成物を提供する工程と;
(b)工程(a)の組成物に対してラジカル重合を実施して、ストッパー基を有する前記第一のモノマーから誘導される繰り返し単位を含むブロックAを形成する工程と;
(c)第二の重合性モノマーを前記ブロックAにラジカル共重合して、前記ブロックAに付着された前記第二の重合性モノマーから誘導される繰り返し単位を含むブロックBを形成する工程であって、前記第二のモノマーが環状分子によって錯体化される、工程と;
(d)ストッパー基を有する第三の重合性モノマーを前記ブロックBにラジカル共重合して、ブロックCを形成する工程であって、前記第三のモノマーが前記第一のモノマーと同じ又は異なる、工程と;を含み、
前記共重合の間、ABCブロックコポリマーが形成され、前記環状分子がブロックB上に通され、そして、ブロックBが前記ブロックAと前記ブロックCとの間に配置され;そして
ストッパー基を有する前記第一のモノマー及び前記第三のモノマーの合計量が、重合性モノマーの総量100mol%を基準として0.1mol%〜20mol%である、請求項1に記載の方法。 The step of providing the polyrotaxane is
(A) providing a composition comprising a first polymerizable monomer having a stopper group;
(B) step is carried out radical polymerization of the composition of (a), forming a block A comprising repeating units derived from the first monomer having a stopper group;
(C) A step of radically copolymerizing the second polymerizable monomer with the block A to form a block B containing a repeating unit derived from the second polymerizable monomer attached to the block A. Te, the second monomer is complexed by the cyclic molecule, and steps;
(D) A step of radically copolymerizing a third polymerizable monomer having a stopper group on the block B to form a block C, wherein the third monomer is the same as or different from the first monomer. Including the process and;
During the copolymerization, an ABC block copolymer is formed, the cyclic molecule is passed over block B, and block B is placed between block A and block C; and said first having a stopper group. The method according to claim 1, wherein the total amount of one monomer and the third monomer is 0.1 mol% to 20 mol% based on a total amount of 100 mol% of polymerizable monomers.
前記共重合が、水溶性ラジカル開始剤を使用して実施されるか、又は
前記共重合が、連鎖移動剤を使用して行われる、請求項1に記載の方法。 Whether the copolymerization is carried out in an aqueous medium
The method of claim 1, wherein the copolymerization is carried out using a water-soluble radical initiator, or the copolymerization is carried out using a chain transfer agent.
前記コポリマーが、少なくとも(a)ストッパー基を有する第一の重合性モノマーから誘導される構造単位と、少なくとも(b)第二の重合性モノマーから誘導される構造単位と、を含む非イオン性コポリマーであり、ストッパー基を有する第一のモノマーから誘導される前記構造単位が、前記コポリマーの鎖の両端部間に少なくとも部分的に組み込まれ、前記ストッパー基が、環状化合物がコポリマーから分解するのを防止し、そして、ストッパー基を有する第一のモノマーから誘導される前記構造単位の量がコポリマーの構造単位の総量100mol%を基準として0.1mol%〜20mol%である、架橋ポリロタキサン。 Polyrotaxane comprising a benzalkonium polymer to penetrate the cyclic molecules and the ring-shaped molecules, via said cyclic molecule and a crosslinking agent are intermolecular crosslinking, a crosslinked polyrotaxane,
Non said copolymer, containing a structural unit derived from a first polymerizable monomer that having a least (a) scan Topper group, and structural units derived from at least (b) a second polymerizable monomer, a The structural unit, which is an ionic copolymer and is derived from a first monomer having a stopper group, is at least partially incorporated between both ends of the chain of the copolymer, and the stopper group decomposes the cyclic compound from the copolymer. A crosslinked polyrotaxane in which the amount of the structural unit derived from the first monomer having a stopper group is 0.1 mol% to 20 mol% based on 100 mol% of the total structural unit of the copolymer.
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